Loadbalancer の基本動作

[yushimaz]

Loadbalancer とはその名のとおり、負荷を分散させる装置で、client からの access に対し、複数の server へ traffic を分散させることが可能です。

client が Loadbalancer の裏側にある server 群を意識せず access できるようにするため、仮想 ip address (virtual ip address, vip) を Loadbalancer に設定し、client - LB 間は vip address を用い access します。



実際の動作としては、下記のようになります。 (下記例は  client から LB 宛てに telent を行った場合の動作になります。)

1) client から vip に access

2) LB が最適な server を選択し、destination  ip address を実際の server ip address に変換

3) server が LB 宛てに返信

4) 戻りの packet の source ip  address を vip に変換



1) 192.168.71.11:23022 ->  192.168.71.100:23 (syn)

2) 192.168.71.11:23022 -> 192.168.72.12:23  (syn)

3) 192.168.72.12:23 -> 192.168.71.11:23022  (syn/ack)

4) 192.168.71.100:23 ->  192.168.71.11:23022 (syn/ack)

LB は、上記処理を connection 単位で管理しています。 (CSS の場合これを Flow と呼び、CSM や ACE では connection と呼んでいます。)

ACE20/Admin# sh conn

total current connections : 2

conn-id    np dir proto vlan source                destination           state

----------+--+---+-----+----+---------------------+---------------------+------+

121        1  in  TCP   771  192.168.71.1:23022    192.168.71.100:23     ESTAB

122        1  out TCP   772  192.168.72.2:23       192.168.71.1:23022    ESTAB

また、UDP は connection less な protocol ですが、TCP と同様の table (flow table/connection table) で管理しています。 (client から vip 宛てに access するだけで、戻りのための entry も作られます。)

ACE20/Admin# sh conn

total current    connections : 2

conn-id    np dir proto vlan source                destination           state

----------+--+---+-----+----+---------------------+---------------------+------+

519        1  in  UDP   771  192.168.71.11:10000   192.168.71.100:20000  --

520        1  out UDP   772  192.168.72.12:20000   192.168.71.11:10000   --

ACE20/Admin#

Loadbalancer は L4-L7 Switch と呼ばれるように、HTTP header のような、application layer の情報を解析し、負荷分散を行うことが可能です。  これを実現するため、LB は client と 3 way handshake を行い、connection を確立します。

具体的には、

1) client から vip に access (syn)

2) LB が client に syn/ack を返信

3) client から、ack 送信 (client - LB 間で connection 確立)

4) client から http request を送信

5) LB が http header を解析し、最適な server を選択

6) LB - server 間で connection を確立し、http request を送信

という動作を行います。



L3/L4 の負荷分散では syn packet から、最適な server を選択できるため、単に NAT 処理を行うだけですが、L7 負荷分散では上記のように LB で connection を終端すると言う点が大きく異なりますので注意が必要です。