Azure Stack HCI 上のソフトウェア ロード バランサー

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Azure Stack HCI では、さまざまな種類のソフトウェアベースのロード バランサーがサポートされています。 このユニットでは、ソフトウェアベースのロード バランサーの機能とアーキテクチャ、およびハードウェアベースのロード バランサーと比較した利点について説明します。

ソフトウェア ロード バランサーの利点

ソフトウェアベースのロード バランサーには、次の利点があります。

  • 柔軟性、回復性、スケーラビリティ、パフォーマンスを向上させます。
  • 高価なサポート契約や中断を伴うファームウェア アップグレードなど、従来のハードウェアベースのロード バランサーの一般的な課題を排除します。
  • また、高可用性デプロイの設定の複雑さを大幅に軽減します。

Azure Stack HCI ソフトウェア ロード バランサーを使う場合、負荷分散コンポーネントをホストする VM は、負荷分散されたワークロードと同じインフラストラクチャ上に存在します。 この構成は、ロード バランサーが、クラスター内ネットワーク操作の高スループットと低待機時間を使用した高速なプロビジョニングを含む、基盤となるプラットフォームの特性の恩恵を受けられることを意味します。

ソフトウェア ロード バランサーの機能

Azure Stack HCI ソフトウェア ロード バランサーは、開放型システム間相互接続 (OSI) モデルのレイヤー 4 のロード バランサーです。 ソフトウェア ロード バランサーは定義した規則に従って受信トラフィックをバックエンド プール内の仮想ネットワーク リソースに分散させます。 Software Load Balancer には次の機能があります。

  • 外部および内部ネットワークから Azure Stack HCI を対象とする伝送制御プロトコル (TCP) およびユーザー データグラム プロトコル (UDP) ネットワーク トラフィック、または "南北" および "東西" トラフィックの負荷分散。 これらのネットワークには、Hyper-V ネットワーク仮想化ベースの仮想ネットワークと VLAN ベースの論理ネットワークが含まれます。
  • 受信および送信のトラフィックに対するネットワーク アドレス変換 (NAT) のサポート。
  • Direct Server Return、ホストベースの正常性プローブなどのパフォーマンスの強化とアクティブ/アクティブ モードの自動サポート。
  • Switch Embedded Teaming (SET) またはシングルルート I/O 仮想化 (SR-IOV) との統合。

ソフトウェア ロード バランサーのアーキテクチャ

次の図は、Azure Stack HCI ソフトウェア ロード バランサーのアーキテクチャ コンポーネントを示しています。

Azure Stack HCI SLB のアーキテクチャ コンポーネントを表す図。

ソフトウェア ロード バランサー (SLB) のアーキテクチャは、次のインフラストラクチャ コンポーネントで構成されます。

  • ネットワーク コントローラーはソフトウェア負荷分散マネージャーをホストし、次のタスクを実行します。

    • PowerShell、Windows Admin Center、Virtual Machine Manager (VMM) などの管理アプリケーションから送信され、Northbound API を対象とするロード バランサー コマンドを処理します。
    • SLB コマンドに基づいて、Azure Stack HCI クラスター ノードと Software Load Balancer マルチプレクサー VM に分散するためのロード バランサー ポリシーをプロビジョニングします。
    • SLB インフラストラクチャの正常性状態を監視および評価します。

  • 以下のソフトウェア ロード バランサー マルチプレクサー。

    • 受信ネットワーク トラフィックを処理します。
    • 仮想 IP (VIP) を、バックエンド プール VM に割り当てられた動的 IP にマップします。
    • トラフィックを正しい動的 IP に転送します。

    マルチプレクサーでは、Border Gateway Protocol (BGP) を使用して VIP ルートをエッジ ルーターに公開します。 BGP キープ アライブ プローブは、1 つ以上のマルチプレクサーが失敗したときにマルチプレクサーに通知を行います。 残りのアクティブなマルチプレクサーは、失敗に対応して負荷を再分散し、ロード バランサーの負荷分散を効果的に提供します。

  • マルチプレクサー VM をホストする Hyper-V サーバー ロールを実行している Azure Stack HCI クラスター ノード。

  • SLB 環境の一部である各 Azure Stack HCI クラスター ノード上の SLB ホスト エージェント。 SLB ホスト エージェントでは、ネットワーク コントローラーからの SLB ポリシーの更新をリッスンし、ローカルの Hyper-V 仮想スイッチに SLB 規則を適用します。

  • 以下の SDN 対応 Hyper-V 仮想スイッチ。

    • SLB のデータ パスを処理します。
    • マルチプレクサーからの受信ネットワーク トラフィックを受け入れます。
    • 送信ネットワーク トラフィックの場合はマルチプレクサーをバイパスし、Direct Server Return を使って BGP 対応のルーターに送信します。

  • 以下の BGP 対応ルーター。

    • 同コストのマルチパス ルーティングを使って、受信トラフィックをマルチプレクサーにルーティングします。
    • 送信ネットワーク トラフィックの場合、Azure Stack HCI クラスター ノード上でホストされている Hyper-V ロールが提供するルートを使います。
    • SLB マルチプレクサーからの VIP のルート更新をリッスンします。
    • キープ アライブ プローブが失敗した場合、SLB マルチプレクサーを SLB ローテーションから削除します。

  • ネットワーク コントローラーの Northbound API とそれに対応する SLB インフラストラクチャと通信できる PowerShell、Windows Admin Center、VMM などの管理ツール。