LBによるスケーラブルなネットワーク設計
廉価版L7ロード・バランサ
第1回では、iDC（データセンター）におけるネットワーク接続の冗長化などについて解説しました。今回は、L7SW（レイヤー7スイッチ）と呼ばれるロード・バランサ（負荷分散装置）の導入支援について解説します。
一般的に、ロード・バランサと言えば米F5 Networksの「BIG-IP」が筆頭であり、“キング”の地位を10年以上も昔から譲っていません。このほかにも、米Brocade Communications Systems（が買収した米Foundry Networks）の「ServerIron」、米Citrix Systems（が買収した米NetScaler）の「NetScaler」など、各ベンダーがL7SWをラインアップしています。
ロード・バランサは、複数のサーバー機にアクセス負荷を分散する負荷分散装置です。事業の拡大などによるトラフィックの増大に対してサーバー機を増強することでシステム全体の処理性能を拡張できます。複数のサーバー機を使うことで、可用性／信頼性も上がります。
Webアプリケーション向けの機能としては、アクセス元に応じて特定のサーバーへ固定的に接続する機能、サーバーが停止していたり負荷が高い時に作業中のページ（いわゆるSorry page）を表示する機能、サーバー機の代わりにSSL接続を代行（SSLサーバー証明書を代理で返してSSLセッションを確立）するSSLアクセラレータ機能、などを備えます。
それぞれのロード・バランサ製品には、それぞれの特徴があります。こうした中で、ほとんどのロード・バランサが備えている機能を網羅している製品がBIG-IPです。そのぶん価格は高価ですが、充実した機能や簡単なGUI設定、高い処理性能、1秒以内で終わるフェール・オーバー（縮退運転）など、高価なりの特徴を備えています。
しかし、BIG-IPを100％使いこなすには、L7（レイヤー7）まで、つまりネットワーク層だけでなくアプリケーション層までを理解する必要があります。価格も、中スペックのものでも、SIベンダーの設置費用、年間保守費用、月額の運用費用などを合計した場合、軽く年間予算1000万円をオーバーします。このため、導入が難しい場合もあるでしょう。
筆者が所属するスリーセブンワークスでもBIG-IPを取り扱っていますが、小規模から中規模システムを抱える、よりコストを低く抑えたいユーザーに対しては、制約事項について正しく理解してもらったうえで、廉価版のロード・バランサを案内しています。具体的には、価格面と保守面に優れ、スリーセブンワークスが導入を始めてから4年の実績を持つ米Coyote Point Systemsの「Equalizer」を提案しています。
以下では、この廉価版ロード・バランサ、Equalizerについて解説します。
廉価版と高級機器の主な違い
Equalizerにはいくつかの型番があります。本記事では主に、従来機種「SIシリーズ」の「E450si」と「E550si」、および新機種「GXシリーズ」の「E350GX」を対象に、これらを冗長構成（2台構成）で導入するケースを紹介します。各機器の詳細なスペックは、カタログなどを確認してください。
以下では、ユーザー企業がロード・バランサを選択する際のポイントを考慮しながら、高級機器であるBIG-IPと、廉価版であるEqualizerの相違点を比較し、Equalizerの特徴を明らかにしていきます。
【BIG-IP（高級ロードバランサ）】の特徴
- 2台の機器で同じMACアドレス（L2で利用する個体識別子）を利用し、フェール・オーバーします。周辺機器が保持しているARP（Address Resolution Protocol）テーブルのキャッシュ内容に依存しないため（書き変わる／書き換える必要がないため）、実測1秒以下でフェール・オーバーできます。セッション情報も保ったまま切り替えられます。
- ロード・バランサ自身でVLANを作ることができます。これにより、ロード・バランサの配下に複数のネットワークを収容できます。
- あるIPアドレスへのアクセスを、Pool（プール）と呼ばれるIPアドレス・グループに対して分散できます。グローバルIPとローカルIPの境界や概念が少ないため、設計の自由度が高まります。外向けのWebサイトではグローバルIPとNAT（Network Address Translation）を組み合わせるケースが一般的ですが、LAN上のサーバーからのアクセスも可能です。
- セッションに応じて同一サーバーへアクセスを固定するセッション維持機能（Sticky）として、BIG-IPが発行するCookieだけでなく、IPアドレス（ソースIPアドレスやIPレンジ）、SSLセッションID、そのほか多数の方式を用意しています。
【Equalizer（廉価版ロードバランサ）】の特徴
- フェール・オーバー時には、周辺装置のARPキャッシュを書き換える意図から、Equalizer（または周辺機器）の再起動が必要になる場合があります。Equalizerはフェール・オーバーするとき、別機器でのサービスとなるため、プライマリ機のMACアドレスとIPアドレスが変わります。このため、セッション中の情報を保ったままの切り替えはできません。機器の再起動により、60秒～90秒程度のサービス・ダウンを伴うことになります。
- 自身が所属できるネットワーク数は、基本的にWAN側1ネットワーク、LAN側1ネットワークであり、NAT変換を伴い、複数のネットワークを収容できない形となります（新機種のGXシリーズで2009年から、一部VLANを運用可能になりました）。
- 通常構成の場合、ローカル・サーバーからは、WAN側のクラスタIPを経由したアクセスができない制限があります。
- サーバーからのOutGoing通信（アウト・ゴーイング通信、サーバーからインターネットへ向かう通信発生時）では、NATされるIPアドレスがロード・バランサの実IPアドレスとなる（裏技を使えば変更できますが、冗長構成の場合に使えないなど、制約があります）。
- 冗長（HA）構成でL7クラスタにSSLサーバー証明書をインストールする場合、A系にセットしてもB系には同期（コピー）されないため、B系にも同様にSSLサーバー証明書を設定しなければなりません。
ここまで説明してきたように、BIG-IPと比べると、Equalizerには、いくつかの制約があります。次ページからは、実際に、2台のEqualizerを冗長構成で配置するネットワーク設計の具体例を示しつつ、Equalizerの特徴を解説します。
