サーバーと仮想マシン

ウェブホスティングにおけるロードバランサー：ロードバランサーとは何か？

ロードバランサー ウェブホスティングのロードバランサーは、入ってくるリクエストを自動的に複数のサーバーに分配し、負荷がかかってもウェブサイトが素早く反応し、アクセスし続けられるようにします。ウェブホスティングでロードバランサーを使うのは、トラフィックのピークがあるとき、プロジェクトが大きくなっているとき、または可用性の目標が厳しいときです。

中心点

以下のキーポイントは、最も重要な概要である。 メリット とアプリケーションのシナリオ。

空室状況個々のサーバーの停止はユーザーには気づかれない。
パフォーマンス巧みな分配により、ロード時間が短縮された。
スケーリングサーバーリソースの追加や削減が柔軟に行えます。
メンテナンスターゲット制御によるダウンタイムなしのアップデート。
セキュリティ追加レイヤーとしてのセグメンテーションとDDoS保護。

ウェブホスティングにおけるロードバランサーとは何ですか？

ロードバランサーはすべての受信トラフィックを受け取り、リクエストを複数の サーバー.私は、ユーザーアクセスと個々のウェブサーバーを切り離し、一貫した 負荷分散 セキュアである。バックエンドサーバーに障害が発生した場合、新しいリクエストを健全なインスタンスに転送することで、高い可用性を実現している。この仕組みは訪問者には見えないので、訪問者は高速レスポンスと一定の反応時間しか体験しません。このアーキテクチャのおかげで、成長中のプロジェクトや季節ごとのキャンペーン、メディア・イベントなどをボトルネックなく運営することができる。

ロードバランサーがリクエストを分散する方法

このディストリビューションは、試行錯誤の上に成り立っている。 アルゴリズム ラウンドロビン、最小接続、重み付け手順、コンテンツ固有のルールなどである。また、ヘルスチェックを使用して、アクセス可能なサーバのみをプールに含め、欠陥のあるシステムを自動的にバイパスしている。 空室状況.ユースケースに応じて、私はパターン、セッションの振る舞い、バックエンドのパフォーマンスに合った方法を選択します。より詳細な紹介は、コンパクトな負荷分散技術を参照されたい。実際には、動的コンテンツと静的アセットの両方が迅速に配信されるように、ルール、セッションの粘着性、キャッシュを組み合わせています。

レイヤー4のロードバランシングとレイヤー7のロードバランシング

のロードバランシングを区別している。 レイヤー4 (輸送レベル）と レイヤー7 (アプリケーション・レベル）。L4はパケット/コネクションベース（TCP/UDP）で動作し、非常に柔軟性が高い。 効率的そのため、非常に高いスループット、データベース、メール、HTTP以外のプロトコルに適しています。L7は次のことを理解しています。 HTTP/Sヘッダー、クッキーとパス、コンテンツによるルーティングの有効化、WAFルール、キャッシュと圧縮。ウェブ環境では、生のスピードのためのL4と圧縮のためのL7の両方を組み合わせることが多い。 細粒状 コントロールとセキュリティ。

セッション管理とステートフルネス

セッションは配布方法の選択に影響する。必要であれば、ユーザーをインスタンスに一時的にリンクするために、スティッキーセッションをクッキー、IPハッシュ、ヘッダーハッシュにバインドする。これは 条件付き しかし、アプリには、偏在、ホットスポット、困難なスケーリングといったリスクが伴う。だからこそ、私は可能な限り努力する、 ステートレス バックエンド：セッションはRedis/Memcachedに、ユーザーのステートはデータベースに、Authは署名されたトークン（JWTなど）に移動する。これにより、インスタンスを自由に追加、分離、交換することができる。

クッキーの親和性：素早く設定できるが、ユーザーが分散している場合は注意が必要。
IP/ヘッダー・ハッシュ：堅牢だが、NATゲートウェイやプロキシには注意が必要。
外部セッション・ストア：きれいにスケールする。
JWT：バックエンドを緩和し、慎重なキーローテーションと有効期間を要求する。

バージョンを変更するときは 接続の排水 キャッシュが満たされ、JITコンパイラがウォームアップしたときにのみ、新しいリリースがトラフィックを受け取るようにするためだ。

ヘルスチェック、フェイルオーバー、メンテナンスウィンドウ

私はこうしている。 アクティブ そして パッシブ チェック：TCPまたはTLSハンドシェイク、ステータスコードによるHTTP/gRPCチェック、オプションのコンテンツ・チェック。しきい値（3回連続の失敗など）によりバタつきを防止し、再開基準によりプールへの秩序ある復帰を保証する。更新については、インスタンスを じょすいコネクションを失効させ、新しいセッションができないようにしている。フェイルオーバーは、レイテンシーとコストのフレームワークに応じて、アクティブ/アクティブ（複数のゾーンに負荷をかける）またはアクティブ/パッシブ（ホットスタンバイ）として戦略的に計画している。合成テストは、ヘルスチェックURLだけでなく、パス全体を監視する。

使用する意味がある場合

ロードバランサーを使用するのは、マーケティングキャンペーンやリリース、季節的な影響によって、大きな負荷が発生する場合です。 トラフィック-変動。オンラインショップ、SaaSプラットフォーム、メディアポータル、コミュニティにとって、短いレスポンスタイムはビジネスクリティカルであり、ダウンタイムは収益と信頼を損ないます。 バッファ.プロジェクトが急成長している場合、私は運用中に新しいサーバーを統合し、ダウンタイムなしで水平方向に拡張します。国際的なターゲット・グループには、近隣のサーバーに分散することでレイテンシーとタイムトゥファーストバイトを短縮できるという利点があります。また、セグメント化されたバックエンドを使用して、セキュリティとコンプライアンス要件を組織的に実装しています。

分配方法の比較

各負荷分散方法にはそれぞれ特徴がある。強みアプリケーションのプロファイルに応じて選択する。ラウンドロビンは同種のサーバーでうまく機能し、一方、最小接続はセッションが異なる量のCPUとRAMを必要とする場合に理想的です。Weightedメソッドはハードウェアパワーを考慮し、より強力なシステムがより多くのリクエストを処理できるようにします。コンテンツベースのルーティングは、メディア、API、動的ページが別々に実行される場合に適しています。DNSベースのバランシングは、リクエストを異なる地域やデータセンターにルーティングすることで、レイヤーを補完します。利用を分配する。

手続き	アイデア	強さ	代表的な使用例
ラウンドロビン	分配の順番	単純一様分布	同種ウェブサーバープール
最も少ないコネクション	最もアクティブなコネクションが少ない方が望ましい	良好な稼働率バランス	リクエスト期間の違い
加重	強力なサーバーはより多くのトラフィックを受ける	業績ベースの配分	異種ハードウェア
コンテンツ・ベース	URL/タイプによるルーティング	明確に分けられた道	API、メディア、ダイナミック・ビュー
DNSベース	異なる宛先IPでの応答	地域支配	マルチ・リージョン、マルチDC

グローバルレンジとレイテンシー

世界中のユーザーにリーチするには ジョージアウト とDNSルールを使用して、リクエストを近くのサーバーにルーティングします。これにより、待ち時間が短縮され、地域間の負荷が分散され、ピーク時の配信品質が向上します。CDNキャッシュと組み合わせることで、オリジンシステムの負荷を軽減し、静的コンテンツを大幅に高速化します。地域戦略をより深く掘り下げたい場合は、以下のサイトでヒントを見つけることができます。地理的な負荷分散.その結果、迅速な配達、賢明な冗長性、そしてより少ないコストでインフラを提供できるようになりました。 ボトルネック 団結している。

プロトコルと特殊ケース

古典的なHTTPに加えて、私は次のことを考慮に入れている。 ウェブソケット長いポーリングとサーバー送信イベント。アイドルタイムアウト、キープアライブ、最大ヘッダーサイズは、接続を安定に保つために重要である。以下はその例です。 HTTP/2 そして HTTP/3/QUIC gRPCは、ステータスコードを理解するL7バランサーから恩恵を受けています。アップロードについては、私はストリーミングとサイズ制限を使用し、PROXYまたはX-Forwarded-Forヘッダーで クライアントIP なりすましを防止するためのクリーン・バリデーションを含む。

ハードウェア、ソフトウェア、DNSソリューション

私は専用と専用を区別している。 ハードウェア-アプライアンス、柔軟なソフトウェア・ロードバランサー、DNSバリアントなどだ。ハードウェアは非常に高いスループットや固定データセンター環境に適しているが、ソフトウェアはクラウドやコンテナ環境で高い評価を得ている。Kubernetesでは、イングレス・コントローラー、サービス・メッシュ、オートスケールを組み合わせて、トラフィックをポッドに動的に分配する。DNSバランシングはマルチリージョンのセットアップを補完するが、TCP/HTTPレベルでのきめ細かなセッション分散を解決するものではない。私は、スループット、プロトコル、オペレーティングモデル、自動化、そして希望に基づいて選択します。 柔軟性.

配備戦略とトラフィック・シフト

リスクの低いリリースの場合、私は以下を頼りにしている。 ブルー/グリーン そして カナリア-のパターンがある。最初は新しいバージョンにほとんどトラフィックをルーティングせず、KPIを監視し、徐々にシェアを増やしていく。ヘッダーまたはクッキーベースのルーティングは、内部ユーザーを対象としたテストを可能にする。シャドウ・トラフィックでは、ユーザーに影響を与えることなく、新しい環境で実際のリクエストをミラーリングする。接続の枯渇、ウォームアップ、明確なロールバックパスは、制御された方法でバージョンを前後できるようにするために重要です。

コードとしての自動化と構成

ロードバランサーの設定をGitでバージョン管理し、テンプレートとバリデーションを使って、変更が再現できるようにしています。シークレット（TLSキー、証明書）は別々に扱い、ローテーションと安全な保管をしています。インフラの変更を自動化し、デプロイ、スケーリング、証明書の更新を自動的に行えるようにしています。 予測可能 のままである。ピアレビュー、ステージングテスト、自動チェックによる変更管理は、設定ミスを減らし、「スノーフレーク」セットアップを回避する。

ホスティングと運用の統合

ウェブホスティング環境では、私はしばしば次のようなマネージド・オファーを予約する。 モニタリングヘルスチェックとセキュリティだ。私はアプリケーション・ロジックに集中し、プラットフォームはルーティング、アップデート、証明書を管理する。ひとつは最適な荷重配分レスポンスタイムが大幅に短縮され、キャパシティプランニングがより予測しやすくなりました。ステージングで構成をテストし、KPIを監視し、ゆっくりと立ち上げ、ロールバックプランを準備する。ロギング、アラート、クリーンなランブックで、プロセスを簡素化します。 メンテナンス 日々のビジネスの中で。

観測可能性、KPI、エラーバジェット

私はユーザーとシステムのメトリクスを継続的に測定し、それらをログとトレースにリンクさせています。 SLO (例：P95応答時間)とエラーバジェットは、私に明確なガイドラインを与えてくれます。ユーザー・ビューやバジェットに違反した場合のみアラートを発生させます。 行動指針.相関IDを使った分散トレースは、パス全体のボトルネックを見つけるのに役立つ。合成モニタリングは、DNS、TLS、CDNを含むエンドポイントをチェックします。

インスタンスごとのRPS/QPSと同時実行数
P95/P99レイテンシ、最初のバイトまでの時間
5xxレート、キャンセル/タイムアウトレート
リトライ、ドロップ、キューの長さ
使用率：CPU、RAM、ネットワーク、オープン接続
ユーロ／コストセンターあたりのキャッシュヒット率とエラー数

コンプライアンス、データ保護、ネットワーク境界

私は次のことを考慮に入れている。 データ保護 ログは最小化され、匿名化され、適切な保存期間とともに保存されます。保護された領域では、ロードバランサーとバックエンド間でmTLSを使用し、必要に応じてクライアント証明書を使用します。TLSのオフロードと現行の暗号スイート、OCSPステープリング、HSTSポリシーを組み合わせている。固定されたイグジットIPは、サードパーティーのシステムでの許可リストを容易にする。デュアルスタックアイピーブイシックス エニーキャストはグローバルな接続性を向上させます。

セキュリティ：TLSオフロード、DDoS防御、WAF

ロードバランサーは、TLSハンドシェイクと証明書の管理を引き継ぐことができる。 TLSオフロード バックエンドの負担を軽減し、多数の同時セッションの待ち時間を短縮します。ウェブ・アプリケーション・ファイアウォールと組み合わせることで、悪意のあるリクエストを早い段階でフィルタリングし、バックエンドのリソースを圧迫するのを防ぎます。アップストリームのDDoSメカニズムは、アプリに到達する前にトラフィックをスロットルまたは破棄することで、ボリュメトリック攻撃に対して役立ちます。レート制限、ボット管理、IPレピュテーションも耐性を高めます。これにより、パフォーマンスを最適化する保護レイヤーが形成され、次のような効果が得られます。 セキュリティ 一緒にね。

典型的なつまずきと実践的なヒント

スティッキーセッションは次のようなことができる。 ホットスポット その代わりに、ステートをアウトソースするか、一貫性のあるハッシュを使う。
不適切 タイムアウト (クライアント、LB、バックエンド)はキャンセルや重複リクエストにつながる。
攻撃的すぎる リトライ 負荷ピークの増加、バックオフとリミットの作業。
ヘルスチェックのエンドポイントは、以下の条件を満たさなければならない。 代表者 (扶養家族を含む）。
行方不明 リアルIP-ロギング」機能を使うと、ロギング、レート制限、WAFルールが難しくなる。
スロー・スタートがなければ、新しいコードはすぐに全負荷になる。 ウォームアップ を計画している。
アップロードと大きなボディが必要 ストリーミング そして明確なサイズ制限。
オープンコネクションなどの容量制限 エフェメラル・ポート チェックインに間に合う。

コスト、プランニング、スケーリング

全体的なビューには、ライセンス、トラフィック量、インスタンスサイズ、証明書管理、および運用が含まれます。支出.私は段階的にキャパシティを計画し、慌ただしい移転なしにスケーリングが成功するように、成長のための予備を残している。水平的な拡張と効率的なキャッシュを賢く組み合わせることで、問い合わせ1件あたりのコストを削減します。応答時間P95、エラー率、1ユーロあたりのスループットなどの測定可能な目標は、根拠のある決定を下すのに役立ちます。定期的な見直しにより、アーキテクチャーは確実に改善されます、予算と事業目標が合致する。

分散アーキテクチャへの移行

現状分析：状態、セッション、アップロード、キャッシュ、データフロー。
アウトソース・ステート（セッション・ストア、オブジェクト・ストレージ）、構造キャッシュ。
バックエンドのクローンと一貫した構成、データベースの複製。
ロードバランサーのセットアップ、ヘルスチェックの定義、ロギング/トレースの有効化。
DNSのTTLを減らす、 カナリア-トラフィックを追加し、KPIを監視する。
接続の切断、異常時のロールバック。
TTLの正常化、ドキュメントとランブックの更新、古いシステムの整然としたシャットダウン。

意思決定支援：今ロードバランサーは必要か？

私が最初に自問するのは、その強さだ。 トラフィック-カーブが変動し、停電がどれだけ高くつくか。ピークが定期的に1台のサーバーのキャパシティを超える場合、ロードバランサーがボトルネックを即座に解決する。プロジェクトが短いロード時間と予測可能な成長を必要とする場合、分散アーキテクチャが次のステップをサポートする。国際的なユーザー、API負荷、メディア配信も、複数のインスタンスに分散することを支持します。ダウンタイムなしのメンテナンスと明確なセキュリティゾーンが必要な場合も、このアプローチが有効です。建築.

お急ぎの方のための簡単な要約

A ロードバランサー は、リクエストを分散し、過負荷を防ぎ、ウェブサイトの成長に耐えるようにします。アクセシビリティを確保し、レスポンスタイムを短縮し、ダウンタイムなしでメンテナンスウィンドウを維持するために使用しています。使用パターン、セッションの挙動、ハードウェアのパフォーマンスに基づいて方法を選択します。ジオルーティング、DNSルール、キャッシュ、セキュリティ機能でパフォーマンスと保護をカバーしています。計画通りに規模を拡大し、モニタリングに真剣に取り組み、明確なプロセスを確立することで、長期的にシステムからより多くの利益を得ることができます。 ウェブホスティング アウト。