ロードバランシングとは何ですか?

こんにちは、

これは、システム設計における重要な概念である負荷分散に関する包括的な投稿です。

ロードバランシングとは何ですか?

負荷分散は、最新の Web アーキテクチャの重要なコンポーネントです。これは、単一のサーバーが過剰な要求を負担しないようにするために、受信ネットワーク トラフィックを複数のサーバーに分散するプロセスを指します。この実践は、Web サービスの高可用性と信頼性を維持するために不可欠です。

会社が発足した当初は、すべてのリクエストを処理するサーバーが 1 台だけである可能性があります。ただし、会社が成長し、クライアントのリクエストの数が増加すると、単一のサーバーでは不十分になる場合があります。これに対処するために、企業は増加する負荷に対処するためにサーバーを追加します。しかし、単にサーバーを追加するだけでは十分ではありません。受信リクエストをこれらのサーバー間で効率的に分散する方法が必要です。ここで負荷分散が重要になります。

負荷分散の目的:

1. リソースの使用を最適化する
2. スループットを最大化する
3. 応答時間を最小限に抑える
4. 単一リソースの過負荷を回避します

ロード バランシングはどのように機能しますか?

ロード バランサーが実装されると、クライアントとサーバーの間に配置されます。リクエストが届くと、ロード バランサーはさまざまなアルゴリズムに基づいて、リクエストを利用可能なサーバー全体に分散します。一般的な負荷分散アルゴリズムには次のものがあります。

1. ラウンドロビン: リクエストは各サーバーに順番に分散されます。
2. 最小接続: 新しいリクエストは、アクティブな接続が最も少ないサーバーに送信されます。
3. IP ハッシュ: クライアントの IP アドレスは、どのサーバーがリクエストを受信するかを決定するために使用されます。
4. 加重ラウンドロビン: 容量が大きいサーバーほど、より多くのリクエストを受け取ります。

負荷分散のための高度な技術の 1 つは、Consistent Hashing です。

整合性ハッシュとは何ですか?

一貫性のあるハッシュは、分散ハッシュ テーブル内のサーバーやオブジェクトの数に関係なく動作する分散ハッシュ スキームです。これにより、サーバーがシステムに追加またはシステムから削除されたときに、キーの再配布を最小限に抑えることができます。

従来のハッシュ テーブルでは、サーバーの数が変わると、ほとんどのキーを再マップする必要があります。これは、サーバーが頻繁に行き来する分散システムでは問題となる可能性があります。一貫性のあるハッシュは、サーバーが追加または削除されたときに、キーのごく一部のみを再マップする必要があることを保証することで、この問題を解決します。

その仕組みは次のとおりです:

1. サーバーとデータ (キー) は両方とも、固定された円形スペース (多くの場合「リング」と呼ばれます) 上にハッシュされます。
2. 各データは、リング上で時計回りに最も近いサーバーに割り当てられます。
3. サーバーが追加または削除された場合、リングの影響を受ける部分のデータのみを再配布する必要があります。

この方法では、サーバーの数が変わったときに移動する必要があるデータの量が大幅に削減されるため、分散キャッシュ システムやコンテンツ配信ネットワークに最適です。

ロードバランサソリューション

独自の負荷分散アルゴリズムを実装することもできますが、利用可能な既存のソリューションも多数あります。一般的なロード バランサーには次のものがあります。

1. Google Cloud Load Balancing: すべてのトラフィックに対する完全に分散されたソフトウェア定義のマネージド サービス。
2. Amazon Elastic Load Balancing: 受信アプリケーション トラフィックを複数のターゲットに自動的に分散します。
3. Nginx: ロード バランサーとして使用できるオープンソース ソフトウェア。私は個人的にそれを使用しています。

これらのロード バランサーは、ヘルス チェック、SSL 終了、高度なルーティング機能などの機能を提供します。

結論

負荷分散は、ネットワーク トラフィックの効率的な分散を可能にするシステム設計の基本的な概念です。負荷分散を実装することで、高可用性を確保し、応答性を向上させ、より堅牢でスケーラブルなシステムを作成できます。独自の負荷分散アルゴリズムを実装することを選択するか、既存のソリューションを使用することを選択するかにかかわらず、これらの概念を理解することは、大規模なアプリケーションに取り組むシステム アーキテクトや開発者にとって非常に重要です。」

以上がロードバランシングとは何ですか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。