2012年 秋期 応用情報技術者試験 問5

ロードバランサを用いた負荷分散

C社は企業の健康保険組合向け旅行予約サイトを運営している。現在の旅行予約サイトの利用者数は，約20組合，約10万人であり，組合ごとの利用者数には20名から10,000名までばらつきがある。旅行予約サイトは，平日の昼食休憩時間（12:00～13:00）になるとアクセス数が急増する。利用者は，旅行予約サイトの会員企業にある自席のPC（以下，クライアントという）から所属企業のプロキシサーバ経由でC社の旅行予約サイトにアクセスする。

旅行予約サイトには，アクセス数の増大やシステム障害の発生によってWebページが表示できなくなる時間を，可能な限り短くすることが求められる。C社では，レスポンスタイムの改善と信頼性の向上を目的として，システムを再構築することにした。

C社情報システム部門のD君が，システムの再構築を担当することになった。

【再構築後のネットワーク構成】

再構築後のシステムでは，レスポンスタイムの改善と信頼性の向上のために，DNSサーバ及びWebサーバの二重化を行う。図1に再構築後のネットワーク構成を示す。

クライアントからC社の旅行予約サイトにアクセスできるようにするために，図1中のネットワーク機器及びサーバに次の設定を行う。ロードバランサに振分け先のIPアドレスとしてaとbを登録し，DNSサーバ（プライマリ）にC社の旅行予約サイトのURLに対応するIPアドレスcをゾーン情報（DNSサーバに登録されたIPアドレスやホスト名などの情報）の一つとして登録する。また，①クライアントがどちらのDNSサーバにIPアドレスを問い合わせても同一の結果を返せるような設定を，DNSサーバ（セカンダリ）に行う。

【ロードバランサを用いた負荷分散】

ロードバランサを用いてWebサーバの負荷分散を行う場合，クライアントからの初回のHTTP通信と2回目以降のHTTP通信を同一のWebサーバへ振り分ける必要がある。ロードバランサにはL4（Layer4）スイッチとして動作するものと，L7（Layer7）スイッチとして動作するものがあり，HTTP通信の振分け方が異なる。D君はこれらの違いについて調査した。

(1) L4スイッチとして動作するロードバランサ

L4スイッチとして動作するロードバランサは，送信されてきたIPパケット内の送信元IPアドレスとポート番号を使って，振分け先のWebサーバを決定する。振分け先の決まったIPパケットは，NAPTによるIPアドレス変換が行われ，対象のWebサーバに転送される。プロキシサーバを経由したクライアントとWebサーバの間の通信について，TCPコネクション開始時におけるロードバランサの振る舞いを図2に示す。

クライアントからプロキシサーバ経由でC社の旅行予約サイトにアクセスする場合，ロードバランサは，初回のHTTP通信についてはラウンドロビンでWebサーバを決定し，2回目以降のHTTP通信については初回と同じWebサーバに振り分ける。

ロードバランサからWebサーバ1に送信されるIPパケットは，送信元IPアドレスがa.b.c.111，宛先IPアドレスがfとなる。

D君は，②L4スイッチとして動作するロードバランサを用いた負荷分散では，大規模な組合からのアクセスが片方のWebサーバに集中し，Webサーバの負荷に偏りが生じるおそれがあると考え，L7スイッチとして動作するロードバランサを使用することにした。

(2) L7スイッチとして動作するロードバランサ

L7スイッチとして動作するロードバランサは，HTTP Header内のクライアント識別情報であるgやURLを用いて，振分け先のWebサーバを決定する。

振分け先が決まったら，ロードバランサがクライアントの代わりにWebサーバにアクセスし，HTMLコンテンツを取得してクライアントへ返信する。プロキシサーバを経由したクライアントとWebサーバの間の通信について，TCPコネクション開始時におけるロードバランサの振る舞いを図3に示す。

クライアントからプロキシサーバ経由でC社の旅行予約サイトにアクセスする場合，ロードバランサは，gやURLを用いて図3中の④の時点で振分け先のWebサーバを決定する。このような振る舞いによって，C社のような利用者特性をもつシステムの場合にも，クライアント単位で負荷を分散するので，Webサーバの負荷に偏りが生じることが少ない。