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■ 【ぷろじぇくと ぞうさん】 〜E-Bananaサーバ 構築日記〜

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第9日目:〜外伝V〜 ロードバランサーを作れ! (その1)〜

どうも、ご無沙汰しております。('A`)です。
前回の日記からもう1ヶ月以上過ぎてしまいました。。。
この日記を忘れていた訳では無いのですが、花代の後の作業がすさまじくて
なかなか時間が取れなかったです。スミマセン。
(bgってなんですか?eacceleratorって何者ですか?64bitがうまく動かないんです・・・)

まあ何とか乗り切りましたし、月も変わりましたので、日記に取り掛かれます。

前回お伝えしましたロードバランサーについて、「外伝V」としてこれからお話します。
(今わたしの方で現在進行形で進めている作戦です。)

みなさんの中には自分でサーバ運用されている方もいるかと思いますが、
サーバの負荷が上がった時にはどういう対応をされていますか?
たいていは
  ・ハードウェアの強化
    (CPUやHDDを高性能なものにする、メモリを増やす、等)
  ・ソフトウェアのチューニング
    (例えばApacheの設定を変更する、アクセラレータ等のソフトを導入する、等)
をされるかと思います。
それでも場合によっては1台ではどうにも処理しきれない場合もあります。
(アクセス数が1日数百万以上もあったりすると複数台でのサーバ運用を考えないと
実際捌けないでしょう。)

この様な大量のアクセス・処理要求をこなす為に「負荷分散」をおこなう事になります。
有名なところでは「DNSラウンドロビン」という方法があります。
もう1つ有名なところでは「ロードバランサー」を使う方法があります。

さて、例の如く(^_^;)さんが現われました。

(^_^;):「えーとさ、ロードバランサーは知ってるよね?」
('A`):「ええ、名前は聞いていますけど、、、」
(^_^;):「作って欲しいんだけど。」
('A`):「え、、、、初めての事なので、すぐに出来るかは判りませんが・・・」
(^_^;):「とにかく作ってみて。DNSのラウンドロビンだと、新しい情報の浸透中に
     ネガティブキャッシュを食っちゃう事があるから、サーバにアクセス      できなくなる時間が発生しちゃうんだね。」
('A`):「まあDNSの仕組み上、切り替わるのに時間がかかりますからねえ、、、」
(^_^;):「そこでロードバランサーですよ!ロードバランサーでコンテンツが
     置いてあるサーバに自動的に振り分けできれば、万一どれかサーバが
     ダウンしても、他のサーバに振り分けされてアクセスできなくなる
     時間も短縮できるでしょ。」
('A`):「原理はそうでしょうけど、、、」
(^_^;):「じゃあ、頼んだよ。これから出かけなきゃならないから♪」
('A`):「え、あ、ちょっと!どこ行くのーーーー」

後に残されたのは、この特化型サーバの過去ログだけ。
いつもの事だけど、どんなものか判らないうちに振られるんだよなあ。。。
この日記を書きながら、実はまだ読んでいます。。。複雑すぎて判らないとこだらけです(泣

('A`)がちょっと調べた感じでは、必要な機能としては以下の3つがあるかな、と思いました。
 ・サーバや稼働中のサービスの監視機能
  (振り分けに際して、各サーバが稼働しているかダウンしているかを把握する)
 ・各サーバ間の振り分け機能
  (外部から来たアクセス要求を他のサーバに振る際にどのサーバにどの程度
  割り当てるかを決め、振り分ける。)
 ・各サーバとの通信制御機能
  (振り分けしたサーバに対して、最終的な応答先の情報を与える。)

3番目は判りづらいかもしれませんが、要は「誰が何処に対して返事をするか」という事です。
通常は外部からのアクセス要求に対して、
 @「ロードバランサー」が受取り、他のサーバに振り分ける
 A振り分けされたサーバが「処理」を行ない、返事(応答)を「ロードバランサー」に返す
 B返事を受け取った「ロードバランサー」は応答先(アクセス元)に返事を返す
という動きをします。
しかし、2ちゃんねるの「雪だるま」システムでは「ロードバランサー」ではなく、
「振り分けされたサーバ」が応答先(アクセス元)に直接返事を返しています。
これは特殊な仕組み(matdというものが使用されています)を使って実現しています。

まずは会社にお願いして、3台のサーバを借りてきました。
そのうちの2台に「heartbeat」というソフトウェアを入れてみます。
(ロードバランサーの「監視機能」を実現する為に入れます。)
でも、これっていくらソースコードがあるとはいえ、Linuxなんだよなあ・・・・
使っているサーバはFreeBSDだから、Portsにあるパッケージからpkg_addコマンドで
入れられるか、試してみます。

あ、そうだ。今後の日記についてなんですが、テーマとは別に「小ネタ」を書こうかと
思っています。
自分なりに消化して理解した事を書こうと思っていますが、間違いがあったら
突っ込んで下さい。
(突っ込まれてばっかりだったりして・・・・)
今日は「DNSラウンドロビンについて」最後に書きますので、そちらもご覧下さい。
それでは、また。

[DNSラウンドロビンについて]
DNSラウンドロビンはサーバの負荷分散の手法の1つです。
具体的にはある1つのドメインに複数のサーバ(IPアドレスと言った方が良いかもしれません)を
割り当てます。そしてホスト名とIPアドレスの対応関係を利用して負荷分散を行ないます。
これはDNSサーバのしくみが判る人だとイメージが掴みやすいと思います。

例えば3台のサーバ(A:206.223.999.997, B:206.223.999.998, C:206.223.999.999)に
hoge.maido3.comというドメインをTTL=300で割り当てているとします。
この hoge.maido3.com をDNSコンテンツサーバを指定して、digコマンドで調べると
以下の様になります。

hoge.maido3.com 300 IN A 206.223.999.997
hoge.maido3.com 300 IN A 206.223.999.998
hoge.maido3.com 300 IN A 206.223.999.999

この結果 hoge.maido3.com にアクセスすると、1番目にAサーバが、2番目にBサーバが、
3番目にCサーバが割り当てられています。
この状態ですと1番目のAサーバが呼び出される事になります。
では、続けてdigコマンドを打つとどうなるでしょう?
実はこうなります。

hoge.maido3.com 300 IN A 206.223.999.998
hoge.maido3.com 300 IN A 206.223.999.999
hoge.maido3.com 300 IN A 206.223.999.997

1番目に呼び出されるサーバがAからBに変わりました。
これがDNSラウンドロビンの特徴です。

1つのドメインに複数のIPアドレスが登録されていた場合、DNSサーバは登録されている
内容を問い合わせがあるたびに順番に答えます。
ちょうどdigコマンドで問い合わせをした時に、1回目はAサーバ(IPの末尾が997)を答え、
2回目にはBサーバ(IPの末尾が998)を答える事になります。
このDNSの応答によって結果的にサーバへのアクセスが分散される事になります。
もっと負荷を分散したいと思った場合は、コンテンツ内容も含めて「同じ」サーバを
用意して、そのサーバをDNSのラウンドロビンのレコードに追加します。
逆に故障等によってアクセスできなくなったサーバが発生した場合は、ラウンドロビンの
レコードから削除すれば故障したサーバ以外のサーバにアクセスが振り分けられます。

便利な様に見えますが、ラウンドロビンにも欠点があります。
それは、アクセスが切り替わるまでに一定時間かかる事です。

前述の例で仮にCサーバが故障したので、A・Bサーバだけでラウンドロビンする様に
変更したとします。その場合、新しい情報がDNSキャッシュサーバに完全に浸透するのに
約1時間かかります。
(これはTTL=300のドメインについて実地で観察した結果です。)
TTL=300だから5分で切り替わるのではないか、と思われるかもしれませんが、
しかし、全世界のキャッシュサーバが同タイミングで一斉に切り替わる訳では
ありません。キャッシュサーバ内のデータの寿命(これはTTLで指定されています)は
各サーバとも違っています
(なぜなら一番最初にキャッシュされたタイミングが各サーバともまちまちだから、です。)
また(どういう仕組みで動いているのかよく判りませんが)キャッシュサーバの一部には
TTLの値を無視してサーバ側で設定されている時間だけキャッシュデータを保持する
ものも存在します。
なので、実際に該当のサーバへのアクセスが完全に無くなるのはTTL以上の時間が
かかります。

DNSラウンドロビンを実施する際には上記の様なDNSの浸透を早くする為にTTLを
短めに設定する事が一般的です。
(しかしながらTTLを限りなく短く設定する事は、一方でDNSサーバの負荷を
上げてしまう弊害が発生します。300(5分)以下に設定するのはお勧めしません。)

最後にBIG-serverのサイトでも紹介ページがありますので、こちらもご覧下さい。


8日目に戻る。   10日目に続く。

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