これらのアーキテクチャ モデルは、クラスター環境内でのデータの管理および処理方法を決定し、パフォーマンス、スケーラビリティ、フォールト トレランスに影響を及ぼします。
ステートフルクラスター #
ステートフルロードバランサクラスタは、ネットワークサービスの信頼性とパフォーマンスを向上させるために設計された高度なアーキテクチャです。その仕組みとメリットについて以下に説明します。
構成の同期 #
ステートフルクラスタでは、すべてのノード（ロードバランサ）が構成を共有し、同期します。これにより、ルーティングポリシー、セキュリティ設定、負荷分散アルゴリズムなど、すべてのノードが同じルールとパラメータで動作することが保証されます。この同期は、中央構成リポジトリの使用やノード間のピアツーピア通信など、さまざまな方法で実現できます。
クライアントセッションの同期 #
ステートフルクラスタの重要な機能は、すべてのノード間でクライアントセッション状態を同期できることです。クライアントセッションには、セッションID、ユーザー認証の詳細、進行中のトランザクションデータなどの情報が含まれます。共有セッション状態を維持することで、次のようなメリットが得られます。
セッションの永続性クライアントが特定のノードに接続し、そのノードに障害が発生した場合でも、クライアントのセッション情報は保持され、別のノードでシームレスに継続できます。これにより、ユーザーが中断を経験したり、再認証やトランザクションの再開を余儀なくされたりすることを防ぎます。
負荷分散: クラスタ全体でセッション状態が把握されるため、よりインテリジェントな負荷分散が可能になります。これにより、ユーザーエクスペリエンスの一貫性を維持しながら、より効果的な負荷分散が可能になります。
接続トラフィックの同期 #
ステートフルクラスタは、実際の接続トラフィックも同期します。これには、TCP/IPセッションデータなどのアクティブな接続の詳細がすべてのノード間で共有されることが含まれます。この同期により、以下のことが保証されます。
シームレスなフェイルオーバー: ロードバランサーノードの1つに障害が発生した場合、別のノードがアクティブな接続を切断することなく引き継ぎます。新しいノードはこれらの接続の状態を既に把握しているため、中断することなくデータ処理を継続できます。
高可用性: 同期された状態にある複数のノードにトラフィックを分散することにより、クラスターはノード障害を適切に処理し、サービスの高可用性を確保できます。
ステートフルクラスタの利点 #
高可用性と信頼性: 個々のノードに障害が発生しても、他のノードがシームレスに引き継ぐため、継続的な運用が可能です。
ユーザーエクスペリエンスの向上: ユーザーは、セッションの切断や接続の再確立の必要性などの問題に気付く可能性が低くなり、よりスムーズなエクスペリエンスが得られます。
効率的なリソース利用: バランスの取れた負荷分散は、クラスター全体のリソース使用を最適化し、単一ノードの過負荷を回避するのに役立ちます。
強化されたパフォーマンス: 迅速なフェイルオーバー機能とトラフィック急増の効率的な処理により、一貫したパフォーマンスが保証されます。
同期の実現方法 #
共有データベースまたはストレージ: セッションおよび構成データは、すべてのノードからアクセス可能な共有データベースまたは分散ストレージ システムに保存できます。
リアルタイム レプリケーション: ノードはリアルタイムのレプリケーション メカニズムを使用して、最新のセッションと接続状態を常に更新できます。
ハートビートとヘルスチェック: ノードは互いの状態を継続的に監視し、データを同期してフェイルオーバーの準備を確保します。
要約すると、ロードバランサのステートフルクラスタは、すべてのノードが現在の構成、クライアントセッション、接続トラフィックを把握していることを保証することで、堅牢で回復力の高いネットワークインフラストラクチャを提供します。この同期により、シームレスなフェイルオーバーが可能になり、個々のノードに障害が発生した場合でも、サービスの継続性と高いパフォーマンスを維持できます。
ステートレスクラスター #
ステートフル クラスターとは対照的に、ロード バランサーのステートレス クラスターは、同期とフェイルオーバー機能の点で異なる動作をします。
構成の同期
ステートレスクラスタでは、すべてのノードが構成設定を同期します。これにより、クラスタ内の各ロードバランサは、ルーティング決定、セキュリティ設定、負荷分散アルゴリズムなど、同じルールとポリシーセットに従うようになります。この同期は、クラスタ全体で一貫した動作を維持するために不可欠であり、各ノードは共有された構成に基づいて受信トラフィックを独立して処理できます。
クライアントセッションの同期の欠如 #
ステートフルクラスタとは異なり、ステートレスクラスタはクライアントセッションの状態を同期しません。つまり、次のようになります。
ノード間でのセッションの永続性なしクライアントが1つのノードとセッションを確立し、そのノードに障害が発生した場合、セッション情報は失われます。別のノードにリダイレクトされる場合、クライアントは新しいセッションを開始する必要があります。
再認証が必要です: セッションを処理するノードがダウンした場合、ユーザーは再認証するかトランザクションを再開する必要があり、サービスが中断される可能性があります。
接続トラフィックの同期の欠如 #
ステートレスクラスタでは、ノード間でアクティブな接続の詳細が同期されません。その結果、次のような問題が発生します。
シームレスなフェイルオーバーなし: ロードバランサノードに障害が発生した場合、他のノードはアクティブな接続をシームレスに引き継ぐために必要な情報を取得できません。その結果、接続が切断され、セッションが中断されます。
切断と再接続: クライアントは接続が切断され、再接続が必要になる場合があります。これは、長時間実行されるトランザクションやリアルタイム通信の場合に特に問題となる可能性があります。
ステートレスクラスタの利点と限界 #
よりシンプルなアーキテクチャ: ステートレス クラスターは、複雑な状態同期メカニズムを必要としないため、一般的に実装と保守が容易です。
拡張性: 各ノードは共有状態情報を維持するオーバーヘッドなしで独立して動作するため、水平方向に簡単に拡張できます。
高い費用対効果: ステートレス クラスターはシンプルなため、展開と運用の両方の面でコスト効率が高くなります。
ただし、主な制限は次のとおりです。
シームレスなフェイルオーバーなし: セッションと接続状態の同期が欠如しているため、フェイルオーバーがシームレスではなく、サービスが中断される可能性があります。
ユーザーエクスペリエンスの低下: ユーザーは中断に遭遇する可能性があり、再認証または再接続が必要となり、全体的なユーザー エクスペリエンスが低下する可能性があります。
限られた回復力: ステートレス クラスターは、個々のノードの障害の影響がエンドユーザーに直接感じられるため、ステートフル クラスターに比べて個々のノードの障害に対する耐性が低くなります。
ステートレスロードバランサーの動作 #
ステートレスクラスタでは、各ロードバランサノードは共有設定に基づいて受信トラフィックを独立して処理しますが、セッションや接続状態に関する情報は共有しません。これは次のことを意味します。
負荷分散: 着信トラフィックは、ラウンドロビンや最小接続などの事前定義されたアルゴリズムに基づいてノード全体に分散されます。
ヘルスチェック: ノードは、トラフィックを処理できるかどうかを確認するためにヘルス チェックを実行しますが、セッションまたは接続状態を相互に共有しません。
製品概要 #
ステートレスなロードバランサークラスターは、構成設定のみを同期することで、ネットワークトラフィックを管理するシンプルでスケーラブルなアプローチを提供します。しかし、クライアントセッションや接続トラフィックは同期されないため、シームレスなフェイルオーバーの提供能力が制限され、ノード障害発生時にサービスの中断やユーザーエクスペリエンスの低下につながる可能性があります。このシンプルさと回復力のトレードオフは、様々なユースケースに対応するロードバランシングソリューションを設計する際に重要な考慮事項となります。
使い始める ロードバランサのステートフルクラスタリング より回復力のあるサービスを展開します。
