ロードバランシングとは？負荷分散の仕組み・L4/L7の違い・主要アルゴリズムを解説

ロードバランシングとは？

ロードバランシング（負荷分散）とは、複数のサーバーにリクエスト（アクセス）を均等に振り分けることで、1台のサーバーに負荷が集中するのを防ぐ技術です。

その名の通り「Load（負荷）」を「Balancing（均衡させる）」仕組みで、この役割を担う装置やソフトウェアをロードバランサーと呼びます。

Webサービスのアクセス数が増えると、1台のサーバーだけでは処理能力が追いつかなくなります。レスポンスが遅くなったり、最悪の場合サーバーがダウンしたりします。

この問題への対策は大きく2つあります。スケールアップ（サーバーのスペックを上げる）とスケールアウト（サーバーの台数を増やす）です。スケールアップには物理的な上限がありますが、スケールアウトは理論上いくらでもサーバーを追加できます。

ロードバランシングは、スケールアウトを実現するための中核技術です。複数台のサーバーにリクエストを振り分けることで、1台あたりの負荷を下げ、全体としての処理能力を向上させます。

アルゴリズム	仕組み	向いている場面
ラウンドロビン	順番に1つずつ振り分ける	各サーバーの性能が同等な場合
重み付きラウンドロビン	性能に応じて振り分け比率を変える	サーバーの性能が異なる場合
最小接続数（Least Connections）	現在の接続数が最も少ないサーバーに振り分ける	処理時間にばらつきがある場合
IPハッシュ	クライアントのIPアドレスに基づいて常に同じサーバーに振り分ける	セッション維持が必要な場合

ロードバランサーは動作するOSI参照モデルの層（レイヤー）によって2種類に分かれます。

L4ロードバランサー：トランスポート層（TCP/UDP）で動作。IPアドレスとポート番号に基づいて振り分けます。処理が高速で、通信の中身を見ません。

L7ロードバランサー：アプリケーション層（HTTP/HTTPS）で動作。URLのパスやHTTPヘッダーの内容に基づいて振り分けます。「/api/*へのリクエストはAPIサーバー群へ」「/images/*へのリクエストは画像サーバー群へ」といった柔軟なルーティングが可能です。

種類	代表例	特徴
クラウドサービス	AWS ALB/NLB、GCP Cloud Load Balancing、Azure Load Balancer	マネージドで運用負荷が低い。オートスケーリングと連携
ソフトウェア	NGINX、HAProxy、Envoy	高いカスタマイズ性。オンプレミスでも利用可能
Kubernetes内部	kube-proxy、Ingress Controller	Kubernetes環境でのサービス間通信とHTTPルーティング

セッション管理：ロードバランサーがリクエストごとに異なるサーバーに振り分けると、セッション情報が引き継がれない問題が起きます。スティッキーセッション（同一クライアントを同一サーバーに固定）か、セッション情報をRedisなどの外部ストアに保存する方式で解決します。

ヘルスチェック：サーバーが正常に動作しているかを定期的に確認し、異常なサーバーへのリクエスト振り分けを自動的に停止する機能です。適切に設定しないと、ダウンしたサーバーにリクエストが送られ続けてしまいます。

A. リバースプロキシはクライアントとサーバーの間に入って中継する仕組み全般を指し、ロードバランサーはその中でも「負荷分散」に特化した機能です。NGINXのようにリバースプロキシとロードバランサーの両方の機能を持つソフトウェアも多いです。

A. アクセス数が少ないうちは不要ですが、サーバー1台のダウンでサービスが停止しないよう、冗長化の観点から2台構成＋ロードバランサーを早めに検討する価値はあります。

ロードバランシングは、複数のサーバーにリクエストを振り分けて負荷を分散させる技術です。L4とL7の2種類があり、アルゴリズムの選択やセッション管理の設計が重要です。クラウドのマネージドサービスを使えば少ない運用負荷で導入でき、Webサービスの可用性とパフォーマンスの向上に直結します。