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、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最も包括的なポートフォリオを提供します。Google のグローバルプロキシロードバランサを使用すると、単一のエニーキャスト IP アドレスを使用して、世界中の 80 を超えるロケーションにある Google Front End フリートを使用し、複数のリージョンのバックエンド間で毎秒数百万のリクエストを処理できます。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任意のリージョンに配置できます。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。

Cloud Load Balancing の概要。 — Cloud Load Balancing の概要（クリックして拡大）

Cloud Load Balancing には、次のロードバランシング機能があります。

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、世界中のリージョンに分散されたすべてのバックエンドインスタンスのフロントエンドとして機能します。Cloud Load Balancing はリージョンにまたがって負荷を分散します（自動マルチリージョンフェイルオーバーなど）。これにより、プライマリバックエンドが異常な状態になった場合にトラフィックがフェイルオーバーバックエンドに移動します。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。
ソフトウェアで定義されたロードバランシング。Cloud Load Balancing は、ソフトウェアで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。
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ルできます。トラフィックの予期せぬ急増が発生した場合も、世界中の各リージョン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ルするのに、わずか数秒しかかかりません。
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。ユーザー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際は、外部ロードバランシングを使用できます。クライアントが Google Cloud 内にある場合は、内部ロードバランシングを使用できます。
グローバルロードバランシングとリージョンロードバランシング。ロードバランシングされたリソースを単一または複数のリージョンに分散して、ユーザーの近くで接続を終端し、高可用性の要件を満たすことができます。
高度な機能のサポート。Cloud Load Balancing では、IPv6 グローバルロードバランシング、ソース IP ベースのトラフィックステアリング、重み付きロードバランシング、WebSocket、ユーザー定義のリクエストヘッダー、プライベート仮想 IP アドレス（VIP）のプロトコル転送などの機能がサポートされています。

また、次の統合も組み込まれています。
- キャッシュに保存されたコンテンツ配信用の Cloud CDN との統合。Cloud CDN は、グローバル外部アプリケーションロードバランサと従来のアプリケーションロードバランサでサポートされています。
- Google Cloud Armor との統合。インフラストラクチャを分散型サービス拒否攻撃（DDoS）などの標的型攻撃から保護します。グローバル外部アプリケーションロードバランサ、従来のアプリケーションロードバランサ、外部プロキシネットワークロードバランサ、外部パススルーネットワークロードバランサで、常時有効な DDoS 対策を利用できます。また、Google Cloud Armor は、外部パススルーネットワークロードバランサでのみ高度なネットワーク DDoS 対策をサポートします。詳細については、高度なネットワーク DDoS 対策を構成するをご覧ください。

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、単一の 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、Google Kubernetes Engine（GKE）、Cloud Run などのさまざまな Google Cloud プラットフォームでホストされているバックエンドと Google Cloud 外部の外部バックエンドに HTTP および 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接続しているか内部かに応じて、外部または内部にデプロイできます。

外部アプリケーションロードバランサは、Google Front End（GFE）または Envoy プロキシのいずれか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。次の点にご注意ください。
- これらのロードバランサはグローバルまたはリージョンです。
- グローバル外部アプリケーションロードバランサの場合、プレミアムティアのみがサポートされます。
- リージョン外部アプリケーションロードバランサの場合、スタンダードティアのみがサポートされます。
- 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。
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。トラフィックのルーティング方法は、URL マップを使用して指定します。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。次の点にご注意ください。
- これらのロードバランサはリージョンまたはクロスリージョンです。
- リージョン内部アプリケーションロードバランサは、リージョンバックエンドのみをサポートします。
- クロスリージョン内部アプリケーションロードバランサ（プレビュー）は、グローバルバックエンドをサポートし、常にグローバルにアクセスできます。任意の Google Cloud リージョンのクライアントがロードバランサにトラフィックを送信できます。

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使用できます。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 Google Cloud VPC 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。これらのロードバランサは、グローバルに分散している GFE に実装されます。

これらのロードバランサは、アプリケーション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 Google 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。これらのロードバランサは、グローバルまたはリージョンのいずれかのモードでデプロイできます。
- リージョン外部プロキシネットワークロードバランサの場合、スタンダードティアのみがサポートされます。
- グローバル外部プロキシネットワークロードバランサの場合、ロードバランサはプレミアムティアのグローバルロードバランサですが、スタンダードティアでは実質的にリージョンロードバランサとなるように構成できます。
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 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。

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。

これらのロードバランサは、インターネット接続であるか内部接続であるかに応じて、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の IP アドレスがプレミアムティアとスタンダードティアのどちらであるかに関係なく、クライアントはインターネット上のどこからでもロードバランサに接続できます。また、ロードバランサは、外部 IP アドレスを持つ Google Cloud VM からのトラフィック、または Cloud NAT やインスタンスベースの NAT を介してインターネットにアクセスできる Google Cloud VM からのトラフィックを受信することもできます。
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。

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（インターネット接続）か内部か、バックエンドのグローバルデプロイかリージョンデプロイか、などのアプリケーションの要件に応じて、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。

¹ 外部アプリケーションロードバランサは、従来モードでデプロイすることもできます。

² デフォルトでは、パススルーネットワークロードバランサはクライアントの送信元 IP アドレスを保持します。また、外部パススルーネットワークロードバランサは、TCP、UDP、ESP、GRE、ICMP、ICMPv6 の IP プロトコルを使用するトラフィックを処理できます。

Google Cloud ロードバランサの概要

次の表は、各ロードバランサに固有の情報を示しています。

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†
アプリケーションロードバランサ	グローバル外部	HTTP または HTTPS	プレミアム	EXTERNAL_MANAGED
	リージョン外部	HTTP または HTTPS	スタンダード	EXTERNAL_MANAGED
	従来	HTTP または HTTPS	グローバル（プレミアムティア）リージョン（スタンダードティア）	EXTERNAL
	リージョン内部	HTTP または HTTPS	プレミアム	INTERNAL_MANAGED
	クロスリージョン内部	HTTP または HTTPS	プレミアム	INTERNAL_MANAGED
プロキシネットワークロードバランサ	グローバル外部	TCP とオプションの SSL オフロード	グローバル（プレミアムティア）リージョン（スタンダードティア）	EXTERNAL
	リージョン外部	TCP	スタンダードのみ	EXTERNAL_MANAGED
	内部常にリージョン	TCP、SSL オフロードなし	プレミアムのみ	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	プレミアムティア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	プレミアムのみ	INTERNAL

^† 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。

ロードバランシングスキームにおける用語 *_MANAGED 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
```
Google Cloud コンソール: Google 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、Google Cloud Load 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

どの Google Cloud ロードバランサがニーズに最も合っているかを判断するには、ロードバランサの選択をご覧ください。
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。