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第7回ロードバランサとアドレス変換技術

2008/05/13

　前回は、基本的なネットワーク技術の1つであるアドレス変換を学んだ。アドレス変換は、主にプライベートアドレスとグローバルアドレスを相互に変換する目的で利用される。今回は、そのアドレス変換を応用したネットワーク機器の1つ、ロードバランサについて説明する。
　現在のネットワークシステムには、高いパフォーマンスと信頼性が求められている。その両方を確保するための方策の1つが多重化である。そこで、多重化されたシステムにパケットをそれぞれ適切に振り分ける技術が必要となる。では、その役割を担うロードバランサについて、詳しく見ていこう。

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ロードバランサとは

1-1		なぜシステムを二重化するのか？

　同一の機能を持つ装置が2台あるとしよう。ごく当たり前のことだが、装置が1台の場合に比べ、2台の場合には処理をこなす量は単純に2倍になる。つまり、装置が2台あることでパフォーマンスが向上する。また、どちらか一方が故障した場合には、処理をこなす量が半分にはなるが、残りの1台の方で処理を続けることができる。つまり、装置が2台あれば信頼性が向上する。このように、装置の台数が多いほど、パフォーマンスおよび信頼性が高くなるわけだ。
　しかし、処理要求そのものは、どちらの装置で処理すべきなのかを選ぶことができない。そこで、処理要求をこの2台の装置に振り分ける仕組みが必要となる。

図1　処理要求と振り分け装置

　ネットワークシステムでこの振り分け作業を行う装置が、ロードバランサだ。「負荷分散装置」や「振分サーバ」とも呼ばれる。処理要求は、すなわちパケットである。そして装置に当たるのが、各種サーバをはじめ、ルータやファイアウォール、IDSなどのネットワーク機器である。ロードバランサは、配下のネットワーク装置に対して、処理要求であるパケットを振り分ける装置なのだ。
　処理要求が増えてきたとき、ロードバランサを用いていない場合には、装置自体を高い性能のものへ置き換えなければ、パフォーマンスや信頼性を維持することができない。しかし、ロードバランサを用いている場合なら、単に装置を増設し、ロードバランサの設定を追加するだけでよい。つまり、ロードバランサを用いることで、処理要求の増加に合わせて段階的にキャパシティを拡張することが容易となる。

ロードバランサとルータの関係

　ルータの役割を果たす「るー太くん」（るー太くんについては第3回「IPヘッダの解読」のコラム参照）には仲間が多い。
　レイヤ3スイッチ（第4回第3章参照）、ファイアウォール、そして今号登場のロードバランサなどは、みなルータと同じようにIPパケット内にある宛先IPアドレスを見て、経路制御（ルーティング）を行う。したがって、これらの機器はどれもルータの仲間といえる。
　スイッチングハブ、レイヤ2スイッチなどと呼ばれることもあるスイッチは、MACアドレスの判別を行うが、違うグループに属し、IPアドレスは見ない。