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Cloud Load Balancing の概要

ロードバランサは、ユーザーのトラフィックをアプリケーションの複数のインスタンスに分散します。負荷を分散することで、アプリケーションにパフォーマンスの問題が起こるリスクを低減します。Google の Cloud Load Balancing は、Google 独自のプロダクトと同じテクノロジーである Maglev、Andromeda、Google Front End、Envoy などの信頼性の高いテクノロジーで構築されています。

Cloud Load Balancing は、リージョンアプリケーションおよびネットワークロードバランサの包括的なポートフォリオを提供します。Google のロードバランサを使用すると、1 つのリージョン内のバックエンド間で 1 秒あたり数百万件のリクエストを分散できます。これらのロードバランサは、単一のエニーキャスト IP アドレスでアクセスできるように構成できます。Google のリージョンプロキシロードバランサを使用して強固な管轄区域制御を実装すると、TLS / SSL オフロードを懸念することなく、バックエンドとプロキシを自分のリージョンに配置できます。リージョンパススルーロードバランサを使用すると、高性能なダイレクトサーバーリターン（DSR）を使用して、複数のプロトコルをバックエンドにすばやくルーティングできます。

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Cloud Load Balancing の主な機能

Cloud Load Balancing には、次のロードバランサ機能があります。

単一のエニーキャスト IP アドレス。Cloud Load Balancing では、単一のエニーキャスト IP アドレスがすべてのバックエンドインスタンスのフロントエンドになります。
シームレスな自動スケーリング。Cloud Load Balancing は、ユーザーやトラフィックの増加に応じてスケーリングできます。トラフィックの予期せぬ急増が発生した場合も、トラフィックを処理できる他のゾーンのバックエンドにトラフィックを転送して容易に対応できます。この自動スケーリングにプレウォーミングは必要なく、トラフィックがゼロの状態からフル稼働の状態までスケーリングするのに、わずか数秒しかかかりません。Cloud Load Balancing は、ユーザー、トラフィック、ネットワーク、バックエンドの健全性、その他の関連条件の変化に瞬時に対応します。

ソフトウェア定義されたロードバランシング。Cloud Load Balancing は、ソフトウェア定義された完全分散型のマネージドサービスで、あらゆるトラフィックに対応しています。これはインスタンスベースまたはデバイスベースのソリューションではないため、物理的なロードバランシングインフラストラクチャの制約を受けることも、インスタンスベースのロードバランサに固有の高可用性、スケール、および管理の課題に直面することもありません。
レイヤ 4 とレイヤ 7 のロードバランシング。TCP、UDP、ESP、GRE、ICMP、ICMPv6 など、ネットワークとトランスポート層プロトコルのデータに基づいてトラフィックを誘導するレイヤ 4 ベースのロードバランシングを使用します。HTTP ヘッダーやユニフォームリソース識別子などの属性に基づいてコンテンツベースのリクエストルーティングの決定を追加するレイヤ 7 ベースのロードバランシングを使用します。
外部ロードバランシングと内部ロードバランシング。ロードバランサを外部アクセスと内部アクセスのどちらで使用できるかを定義します。クライアントがインターネットからアプリケーションにアクセスする必要がある場合は、外部ロードバランサを使用できます。クライアントがTrusted Cloud内にある場合は、内部ロードバランサを使用できます。詳細については、外部ロードバランシングと内部ロードバランシングをご覧ください。

Trusted Cloud ロードバランサの種類

Cloud Load Balancing には、アプリケーションロードバランサとネットワークロードバランサの 2 種類のロードバランサがあります。アプリケーションロードバランサは、HTTP(S) トラフィックを使用するアプリケーション用のレイヤ 7 ロードバランサが必要な場合に選択します。ネットワークロードバランサは、TLS ロードバランサ（プロキシロードバランサ）を使用したレイヤ 4 ロードバランサが必要な場合、または UDP、ESP、ICMP などの IP プロトコルのサポート（パススルーロードバランサを使用）が必要な場合に選択します。

アプリケーションロードバランサ

アプリケーションロードバランサは、プロキシベースのレイヤ 7 ロードバランサであり、エニーキャスト IP アドレスの背後でサービスを実行し、スケーリングできます。アプリケーションロードバランサは、Compute Engine や Google Kubernetes Engine（GKE）などのさまざまな Trusted Cloud プラットフォームにホストされているバックエンドと、Trusted Cloudの外部にある外部バックエンドに HTTP / HTTPS トラフィックを分散します。

アプリケーションロードバランサは、アプリケーションがインターネットに公開されているか内部専用かに応じて、外部または内部にデプロイできます。どちらの場合も、これらのロードバランサは単一リージョンのバックエンドのみをサポートします。

リージョン外部アプリケーションロードバランサは、Envoy プロキシにマネージドサービスとして実装されます。クライアントはインターネット上のどこからでもこれらのロードバランサに接続できます。アプリケーションロードバランサは、オープンソースの Envoy プロキシを使用して高度なトラフィック管理機能を有効にします。
リージョン内部アプリケーションロードバランサは、Andromeda ネットワークの仮想化スタックとオープンソースの Envoy プロキシ上に構築されています。このロードバランサは、レイヤ 7 アプリケーションデータの内部プロキシベースのロードバランシングを提供します。ロードバランサは、同じ VPC ネットワーク内のクライアントまたは VPC ネットワークに接続されているクライアントのみがアクセスできる内部 IP アドレスを使用します。

次の図は、アプリケーションロードバランサのアーキテクチャの例を示しています。

ネットワークロードバランサ

ネットワークロードバランサは、TCP、UDP、その他の IP プロトコルトラフィックを処理できるレイヤ 4 ロードバランサです。これらのロードバランサは、プロキシロードバランサまたはパススルーロードバランサとして利用できます。アプリケーションのニーズと処理する必要があるトラフィックの種類に応じて、ロードバランサを選択できます。オンプレミスおよびその他のクラウド環境で高度なトラフィック制御とバックエンドをサポートするリバースプロキシロードバランサを構成する場合は、プロキシネットワークロードバランサを選択します。クライアントパケットの送信元 IP アドレスを保持する場合、レスポンスで直接的なサーバーリターンを優先する場合、または TCP、UDP、ESP、GRE、ICMP、ICMPv6 などのさまざまな IP プロトコルを処理したい場合は、パススルーネットワークロードバランサを選択します。

プロキシネットワークロードバランサ

プロキシネットワークロードバランサは、TCP トラフィックを Trusted CloudVPC ネットワーク内の仮想マシン（VM）インスタンスに分散するレイヤ 4 リバースプロキシロードバランサです。トラフィックはロードバランシングレイヤで終端し、TCP を使用して最も近い利用可能なバックエンドに転送されます。

プロキシネットワークロードバランサは、アプリケーションがインターネットに公開されているか内部専用かに応じて、外部または内部にデプロイできます。どちらの場合も、これらのロードバランサは単一リージョンのバックエンドのみをサポートします。

リージョン外部プロキシネットワークロードバランサは、インターネットからのトラフィックを Trusted Cloud VPC ネットワーク、オンプレミス、またはその他のクラウド環境のバックエンドに分散するレイヤ 4 ロードバランサです。
リージョン内部プロキシネットワークロードバランサは、同じ VPC ネットワーク内のクライアント、または VPC ネットワークに接続されているクライアントのみがアクセスできる内部 IP アドレスの背後で TCP サービストラフィックを実行し、スケーリングできる Envoy プロキシベースのリージョンレイヤ 4 ロードバランサです。

次の図は、プロキシネットワークロードバランサアーキテクチャの例を示しています。

プロキシネットワークロードバランサのアーキテクチャ。 — プロキシネットワークロードバランサのアーキテクチャ（クリックして拡大）

パススルーネットワークロードバランサ

パススルーネットワークロードバランサは、レイヤ 4 のリージョンパススルーロードバランサです。これらのロードバランサは、ロードバランサと同じリージョンのバックエンド間でトラフィックを分散します。これらは、Andromeda 仮想ネットワークと Google Maglev を使用して実装されます。

名前が示すように、これらのロードバランサはプロキシではありません。ロードバランシングされたパケットは、パケットの送信元 IP アドレス、宛先 IP アドレス、プロトコル（プロトコルがポートベースの場合は、送信元ポートと宛先ポートは変更されていません）を持つバックエンド VM によって受信されます。ロードバランシングされた接続はバックエンドで終端されます。バックエンド VM からのレスポンスは、ロードバランサを経由せず、クライアントに直接送信されます。これを業界用語で Direct Server Return（DSR）といいます。

次の図に示すように、これらのロードバランサは、ロードバランサがインターネット接続か内部接続かに応じて、次の 2 つのモードでデプロイされます。

外部パススルーネットワークロードバランサは Maglev 上に構築されています。これらのロードバランサには、Network Service Tiers に関係なく、インターネット上のどこからでも接続できます。また、ロードバランサは、 Trusted Cloud 外部 IP アドレスを持つ VM からのトラフィック、または Trusted Cloud Cloud NAT やインスタンスベースの NAT を介したインターネットアクセスがある VM からのトラフィックを受信することもできます。

外部パススルーネットワークロードバランサのバックエンドは、バックエンドサービスまたはターゲットプールを使用してデプロイできます。新しいデプロイでは、バックエンドサービスを使用することをおすすめします。
内部パススルーネットワークロードバランサは、Andromeda ネットワークの仮想化スタック上に構築されます。内部パススルーネットワークロードバランサを使用すると、同じ VPC ネットワークのシステムまたは VPC ネットワークに接続しているシステムのみがアクセスできる内部ロードバランシング IP アドレスの背後の TCP / UDP トラフィックをロードバランスできます。このロードバランサは、プレミアムティアでのみ構成できます。

次の図は、パススルーネットワークロードバランサのアーキテクチャの例を示しています。

Trusted Cloud ロードバランサの基盤となるテクノロジー

次の表に、各Trusted Cloud ロードバランサの基盤となるテクノロジーを示します。

Google Front End（GFE）は、Google の拠点（PoP）にあるソフトウェア定義の分散システムであり、他のシステムやコントロールプレーンと連携してグローバル負荷分散を行います。
Andromeda は、Google Cloud のソフトウェア定義のネットワーク仮想化スタックです。
Maglev は、ネットワークロードバランシング用の分散システムです。
Envoy は、クラウドネイティブアプリ用に設計されたオープンソースのエッジおよびサービスプロキシです。

ロードバランサ	テクノロジー
リージョン外部アプリケーションロードバランサ	Envoy
リージョン内部アプリケーションロードバランサ	Envoy
リージョン外部プロキシネットワークロードバランサ	Envoy
リージョン内部プロキシネットワークロードバランサ	Envoy
外部パススルーネットワークロードバランサ	Maglev
内部パススルーネットワークロードバランサ	Andromeda

ロードバランサを選択する

使用する Cloud Load Balancing プロダクトを決定するには、まず、ロードバランサが処理するトラフィックタイプを決定する必要があります。原則として、HTTP(S) トラフィックを使用するアプリケーションに柔軟な機能セットが必要な場合は、アプリケーションロードバランサを選択します。また、大規模な TLS オフロードや UDP のサポートが必要な場合、あるいはクライアント IP アドレスをアプリケーションに公開する必要がある場合は、ネットワークロードバランサを選択します。

アプリケーションが外部（インターネットに公開）されているか内部専用かによって、選択肢をさらに絞り込むことができます。

次の図は、Cloud Load Balancing で利用可能なすべてのデプロイモードを示しています。詳細については、ロードバランサを選択するガイドをご覧ください。

Trusted Cloud ロードバランサの種類の概要

次の表に、各ロードバランサが動作するネットワークサービスティアと、そのロードバランシングスキームなどの詳細を示します。

ロードバランサ	デプロイモード	トラフィックの種類	ネットワークサービスティア	ロードバランシングスキーム¹
アプリケーションロードバランサ	リージョン外部	HTTP または HTTPS	プレミアムまたはスタンダードティア	EXTERNAL_MANAGED
アプリケーションロードバランサ	リージョン内部	HTTP または HTTPS	プレミアムティア	INTERNAL_MANAGED
プロキシネットワークロードバランサ	リージョン外部	TCP	プレミアムまたはスタンダードティア	EXTERNAL_MANAGED
プロキシネットワークロードバランサ	リージョン内部	TCP、SSL オフロードなし	プレミアムティア	INTERNAL_MANAGED
パススルーネットワークロードバランサ	外部常にリージョン	TCP、UDP、ESP、GRE、ICMP、ICMPv6	プレミアムまたはスタンダードティア	EXTERNAL
パススルーネットワークロードバランサ	内部常にリージョン	TCP、UDP、ICMP、ICMPv6、SCTP、ESP、AH、GRE	プレミアムティア	INTERNAL

¹ ロードバランシングスキームは、ロードバランサに関する転送ルールとバックエンドサービスの属性であり、ロードバランサを内部トラフィックと外部トラフィックのどちらで使用できるかを示します。

EXTERNAL_MANAGED または INTERNAL_MANAGED の「managed」という用語は、ロードバランサが Google Front End（GFE）またはオープンソースの Envoy プロキシのいずれかのマネージドサービスとして実装されていることを示します。managed のロードバランシングスキームでは、GFE または Envoy プロキシにリクエストがルーティングされます。

インターフェース

次のインターフェースを使用して、ロードバランサを構成、更新できます。

Google Cloud CLI: Google Cloud CLI に含まれるコマンドラインツール。タスクの実行方法については、頻繁に使用されているツールのドキュメントをご覧ください。ツールの完全な概要については、gcloud CLI ガイドをご覧ください。ロードバランシングに関連するコマンドは、gcloud compute コマンドグループにあります。

--help フラグを使用して、gcloud コマンドの詳細なヘルプを入手することもできます。
```
gcloud compute http-health-checks create --help
```
Trusted Cloud コンソール: Trusted Cloud コンソールを使用してロードバランシングタスクを実行できます。
REST API: ロードバランシングタスクはすべて、Cloud Load Balancing API を使用して実行できます。使用できるリソースとメソッドについては API リファレンスドキュメントで説明されています。
Terraform: Terraform などのオープンソースの Infrastructure-as-Code ツールを使用して、 Trusted CloudLoad Balancing インフラストラクチャをプロビジョニング、更新、削除できます。

次のステップ

ニーズに最も適している Trusted Cloud ロードバランサを判断するには、ロードバランサを選択するをご覧ください。
さまざまなタイプの Trusted Cloud ロードバランサのコンポーネントについては、Cloud Load Balancing のリソースモデルをご覧ください。
Cloud Load Balancing が提供するロードバランシング機能の比較については、ロードバランサの機能の比較をご覧ください。
事前構築済みの Terraform テンプレートを使用して Trusted Cloudのネットワーキングインフラストラクチャの設定と管理を効率化するには、シンプルな Google Cloud ネットワーキング構成ソリューションの GitHub リポジトリをご覧ください。