応用情報技術者 2012年 秋期 午後 問05

　 　C社は企業の健康保険組合向け旅行予約サイトを運営している。現在の旅行予約サイトの利用者数は、約20組合、約10万人であり、組合ごとの利用者数には20名から10,000名までばらつきがある。旅行予約サイトは、平日の昼食休憩時間（12:00～13:00）になるとアクセス数が急増する。利用者は、旅行予約サイトの会員企業にある自席のPC（以下、クライアントという）から所属企業のプロキシサーバ経由でC社の旅行予約サイトにアクセスする。 　旅行予約サイトには、アクセス数の増大やシステム障害の発生によってWebページが表示できなくなる時間を、可能な限り短くすることが求められる。C社では、レスポンスタイムの改善と信頼性の向上を目的として、システムを再構築することにした。C社情報システム部門のD君が、システムの再構築を担当することになった。 　 〔再構築後のネットワーク構成〕 　再構築後のシステムでは、レスポンスタイムの改善と信頼性の向上のために、DNSサーバ及びWebサーバの二重化を行う。図1に再構築後のネットワーク構成を示す。

　クライアントからC社の旅行予約サイトにアクセスできるようにするために、図1中のネットワーク機器及びサーバに次の設定を行う。ロードバランサに振分け先のIPアドレスとしてaと bを登録し、DNSサーバ（プライマリ）にC社の旅行予約サイトの URL に対応するIPアドレスc をゾーン情報（DNSサーバに登録されたIPアドレスやホスト名などの情報）の一つとして登録する。また、①クライアントがどちらの DNSサーバにIPアドレスを問い合わせても同一の結果を返せるような設定を、DNSサーバ（セカンダリ）に行う。

〔ロードバランサを用いた負荷分散〕 　ロードバランサを用いてWebサーバの負荷分散を行う場合、クライアントからの初回の HTTP 通信と 2 回目以降の HTTP 通信を同一のWebサーバへ振り分ける必要がある。ロードバランサには L4（Layer4）スイッチとして動作するものと、L7（Layer7）スイッチとして動作するものがあり、HTTP 通信の振分け方が異なる。D君はこれらの違いについて調査した。 　 （1）L4スイッチとして動作するロードバランサ 　L4スイッチとして動作するロードバランサは、送言されてきたIPパケット内の送信元IPアドレスとポート番号を使って、振分け先のWebサーバを決定する。振分け先の決まったIPパケットは、NAPTによるIPアドレス変換が行われ、対象のWebサーバに転送される。プロキシサーバを経由したクライアントとWebサーバの間の通信について、TCPコネクション開始時におけるロードバランサの振る舞いを図2に示す。

　クライアントからプロキシサーバ経由でC社の旅行予約サイトにアクセスする場合、ロードバランサは、初回のHTTP通信についてはラウンドロビンでWebサーバを決定し、2回目以降のHTTP通信については初回と同じWebサーバに振り分ける。ロードバランサからWebサーバ1に送信されるIPパケットは、送信元IPアドレスがa.b.c.111、宛先IPアドレスがfとなる。 　D君は、②L4スイッチとして動作するロードバランサを用いた負荷分散では、大規模な組合からのアクセスが片方のWebサーバに集中し、Webサーバの負荷に偏りが生じるおそれがあると考え、L7スイッチとして動作するロードバランサを使用することにした。

（2）L7スイッチとして動作するロードバランサ 　L7スイッチとして動作するロードバランサは、HTTPHeader内のクライアント識別情報であるgやURLを用いて、振分け先のWebサーバを決定する。振分け先が決まったら、ロードバランサがクライアントの代わりにWebサーバにアクセスし、HTMLコンテンツを取得してクライアントへ返信する。プロキシサーバを経由したクライアントとWebサーバの間の通信について、TCPコネクション開始時におけるロードバランサの振る舞いを図3に示す。

　クライアントからプロキシサーバ経由でC社の旅行予約サイトにアクセスする場合、ロードバランサは、gやURLを用いて図3中の（4）の時点で振分け先のWebサーバを決定する。このような振る舞いによって、C社のような利用者特性をもつシステムの場合にも、クライアント単位で負荷を分散するので、Webサーバの負荷に偏りが生じることが少ない。