ロードバランサーとは、一般的には専用ノード上で動作するソフトウェアであり、フロントエンドからの要求を受け付け、それらをバックエンドのアプリケーションノード間で分散処理します。 クラウドネイティブなアーキテクチャでは、アプリケーションノードが頻繁に変化するため、ロードバランサーの設計と利用は、バックエンドアプリケーションのパフォーマンス、セキュリティ、可用性を確保するために極めて重要となります。
AWS Elastic Load Balancingとは何ですか？
Elastic Load Balancingは、AWSが提供するサービスで、複数のEC2インスタンス間で着信アプリケーショントラフィックを自動的に分散します。構成されたポリシー（例：ラウンドロビン、最少接続）に基づき、最も適切なバックエンドサーバーにリクエストを賢くルーティングすることで、アプリケーションの可用性と応答速度を向上させます。Elastic Load Balancingはトラフィック管理を簡素化し、ヘルスチェック、セッション永続性、SSL/TLS終端などの高度な機能を提供することで、アプリケーションのセキュリティとユーザー体験をさらに向上させます。
Elastic Load Balancingの種類
AWS Elastic Load Balancingは、さまざまなシナリオやニーズに応じて使用できる、3つの主要なロードバランサーを提供しています:
クラシックロードバランサー (CLB)
クラシックロードバランサーは、TCP、HTTP、HTTPSプロトコルをサポートするAWSが最初に導入したロードバランシングサービスです。ウェブアプリケーションや内部サービスなど、比較的シンプルなシナリオに適しています。設定は簡単ですが、新世代のロードバランサーと比較して機能や柔軟性に欠けます。
アプリケーションロードバランサー (ALB)
アプリケーションロードバランサーは、現代的なWebアプリケーションやサービスアーキテクチャを目的として設計されています。HTTP/HTTPSプロトコルをサポートし、URLパスやヘッダー情報などのリクエスト内容に基づいて、より細かいトラフィックルーティングが可能です。ALBは、豊富なヘルスチェックオプション、セッション永続化戦略、およびSSL/TLS証明書管理のルールベースのセキュリティ機能などを提供しており、高機能でセキュアなWebアプリケーションに最適です。
ネットワークロードバランサー（NLB）
ネットワークロードバランサーは、高パフォーマンスで超低遅延のシナリオ向けに設計されています。TCP/UDPレイヤーで動作し、毎秒数百万件のリクエストを処理できるため、ゲームサーバーやビッグデータ処理、リアルタイム分析などのユースケースに最適です。NLBは静的IPおよび弾性IPアドレスに加えて、可用性ゾーン間のトラフィック分散をサポートしており、高速なデータ転送とアプリケーションの信頼性を保証します。
Elastic Load Balancingのベストプラクティス
1. 適切なロードバランサーのタイプを選択する
アプリケーション構築時には、プロトコル要件やトラフィックパターン、パフォーマンス要求などのアプリケーション特性に基づいて適切なロードバランサの種類を選択してください。例えば、URLパスベースのルーティングを必要とするWebアプリケーションにはALBが最適であり、低遅延かつ高並列接続を必要とするサービスにはNLBがより適しています。
2. ヘルスチェックの設定
ヘルスチェックは、ロードバランサーが正常なインスタンスにのみトラフィックを転送することを確保するために重要です。チェック間隔やタイムアウト、閾値などのヘルスチェックパラメータを、アプリケーションのニーズに基づいて構成してください。さらに、AWS CloudWatchを介してヘルスチェックの状態を監視し、潜在的な問題をすばやく検出および解決します。
3. セッションの永続性を活用する
一貫したユーザーセッション（例：ショッピングカートアプリケーション）を必要とするアプリケーションの場合、セッションの永続化を設定してください。ALBはCookieベースのセッション永続化をサポートしており、同一ユーザーからのリクエストが同一のバックエンドインスタンスにルーティングされるようにし、セッション状態を維持します。
4. アベイラビリティ ゾーンにロード バランサーを展開する
アプリケーションの可用性を高めるために、複数のAWS可用性ゾーンにロードバランサーを展開してください。これにより、いずれかの可用性ゾーンで問題が発生しても、他のゾーンにあるインスタンスが引き続きリクエストを処理し、サービスの中断を防ぐことができます。
5. オートスケーリングと統合
AWS Auto Scaling をロードバランサーと組み合わせて使用し、アプリケーションの負荷に応じてEC2インスタンスの数を自動的に調整します。トラフィックが増加すると、Auto Scaling はインスタンスを追加し、ロードバランシングプールに含めます。トラフィックが減少すると、インスタンス数を減らしてコストを削減します。この動的なスケーリングにより、アプリケーションが変化するトラフィック需要に適応できるようになります。
ELBの負荷分散の不均衡への対処
ELBノード間の不均衡
ELBのアクセスログを有効にし、各ELBノードが受信したリクエスト数を確認してください。1つ以上のノードが他のノードと比べて著しく多くの、または少ないリクエストを処理している場合、不均衡の原因がクライアント側のDNS解決の問題やELBのIPアドレスのハードコードにある可能性があります。これにより、クライアントが特定のノードにリクエストを送信している状況が発生します。この問題を解決するには、クライアントアプリケーションまたはDNS設定を更新してください。
ELBの一般的なトラブルシューティング手順
AWSサポートに契約している場合は、サポートへの問い合わせをおすすめします。契約していない場合は、以下の手順を検討してください：
1. ELBの背後にあるすべてのバックエンドインスタンスが正常であるか確認します。
2. インターネットに公開するELBの場合、ELB作成時に選択したサブネットがパブリックであり、0.0.0.0/0のトラフィックをインターネットゲートウェイ（IGW）にルーティングすることを確認してください。
3. クライアント側のDNS解決を確認し、ELBのIPアドレスへの正しい解決および潜在的なDNSキャッシュの問題を特定します。
4. クライアントとEC2バックエンドインスタンスの両方でパケットをキャプチャし、データパケットがバックエンドインスタンスに送信されているか、およびインスタンスがクライアントのリクエストに正しく応答しているかを確認します。
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AWS ELB よくある質問
1. Q: ELBはSSL/TLSの終端をどのように処理しますか？
ELB は、AWS Certificate Manager (ACM) で管理される SSL 証明書または IAM にアップロードされた SSL 証明書を使用して、SSL/TLS の終端を処理できます。
2. Q: AWS ELBにおけるターゲットグループとは何ですか？
ターゲットグループは、ELBがリクエストのルーティングに使用する登録済みリソース（例: EC2インスタンス、IP、Lambda関数）の論理的なグループです。ターゲットは、Auto Scalingの一部として動的に追加することが可能です。
結論
ITアーキテクチャをAWSに移行する必要があるユーザーにとって、既存のロードバランシングアーキテクチャを放棄し、ELBベースのアーキテクチャに置き換えることで、運用管理コストを削減するだけでなく、既存の機能を犠牲にする必要もありません。ELBに加えて、AWSはELBと密接に統合されたその他のサービスも提供しており、さまざまなアプリケーションのパフォーマンスとセキュリティを向上させることができます。
