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Nginx 負荷分散設定ガイド

最終更新： 04/03/2025
1分未満

Nginxを使用した負荷分散（Load Balancing）の設定方法について、詳細かつ包括的な記事を以下にご紹介します。

1. Nginxとは？

Nginx（エンジンエックス）は、軽量で高速なWebサーバーおよびリバースプロキシサーバーです。また、負荷分散（Load Balancing）機能も提供しており、複数のバックエンドサーバーにトラフィックを分散するために使用されます。Nginxの負荷分散は、ウェブアプリケーションの可用性とスケーラビリティを向上させ、トラフィックが増加してもサービスを維持するのに役立ちます。

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2. 負荷分散の基本的な概念

負荷分散は、複数のサーバー（またはサーバー群）間でトラフィックを分散させる技術です。これにより、各サーバーの負荷を均等に保つことができ、システム全体のパフォーマンスと可用性が向上します。Nginxを使って負荷分散を行うと、リクエストは複数のサーバーに振り分けられ、サーバーの負荷が過負荷になるのを防ぎます。

3. Nginxでの負荷分散の利点

  • 高可用性: サーバーの一部がダウンしても、残りのサーバーでトラフィックを処理するため、サービスが中断するリスクが減少します。
  • パフォーマンス向上: 複数のサーバーに負荷を分散することで、各サーバーの処理能力を最大限に活用できます。
  • スケーラビリティ: トラフィックが増加しても、サーバーを追加することで負荷分散を容易にスケールアップできます。

4. Nginxの負荷分散設定方法

4.1. 基本的な負荷分散の設定

まず、Nginxの設定ファイル（通常は/etc/nginx/nginx.conf）を開き、負荷分散を設定するためにhttpブロック内で以下のように記述します。

nginx
http {
    upstream backend {
        server 192.168.1.1;  # サーバー1のIP
        server 192.168.1.2;  # サーバー2のIP
        server 192.168.1.3;  # サーバー3のIP
    }

    server {
        listen 80;

        location / {
            proxy_pass http://backend;  # 上記で定義したbackendにリクエストを振り分け
        }
    }
}

上記の設定では、upstreamディレクティブを使用して、バックエンドサーバーを定義しています。リクエストがNginxに到達すると、backendという名前のサーバーグループに振り分けられます。

4.2. 負荷分散アルゴリズム

Nginxにはいくつかの負荷分散アルゴリズムが用意されています。デフォルトでは、リクエストはラウンドロビン方式で均等に分散されますが、以下のように設定を変更することができます。

  1. ラウンドロビン (round-robin): デフォルトのアルゴリズムで、サーバーにリクエストを均等に振り分けます。
nginx
upstream backend {
    round-robin;
    server 192.168.1.1;
    server 192.168.1.2;
    server 192.168.1.3;
}
  1. 最小接続数 (least_conn): 最も接続数が少ないサーバーにリクエストを振り分けます。これにより、負荷が過度にかかっているサーバーを避けることができます。
nginx
upstream backend {
    least_conn;
    server 192.168.1.1;
    server 192.168.1.2;
    server 192.168.1.3;
}
  1. IPハッシュ (ip_hash): クライアントのIPアドレスに基づいてリクエストを分散します。これにより、同じクライアントが同じサーバーにリクエストを送ることが保証されます。
nginx
upstream backend {
    ip_hash;
    server 192.168.1.1;
    server 192.168.1.2;
    server 192.168.1.3;
}

4.3. 健康チェック

Nginxは、バックエンドサーバーが正常に動作しているかどうかを確認する機能は標準では提供していませんが、サードパーティモジュールであるnginx_upstream_check_moduleを使用することで、バックエンドサーバーの健康チェックを行うことができます。このモジュールを導入することで、ダウンしているサーバーへのリクエストを避けることができます。

4.4. セッションの維持（Sticky Session）

一部のアプリケーションでは、ユーザーが同じサーバーにリクエストを送信し続ける必要があります。これを「セッションの維持（Sticky Session）」と呼びます。Nginxでは、ip_hashを使用することでこの機能を実現できます。ip_hashは、特定のクライアントIPアドレスに基づいてリクエストを一貫して同じサーバーに送ります。

nginx
upstream backend {
    ip_hash;
    server 192.168.1.1;
    server 192.168.1.2;
    server 192.168.1.3;
}

4.5. 負荷分散のパフォーマンスチューニング

Nginxで負荷分散を行う際には、いくつかのパフォーマンス向上のための設定を行うことが重要です。例えば、以下のような設定を行うことで、リクエスト処理の効率を高めることができます。

  • 接続数制限: worker_connectionsディレクティブで、各ワーカーが処理する最大接続数を設定できます。
nginx
worker_processes auto;
worker_connections 1024;
  • タイムアウト設定: 長時間応答がない場合、接続をタイムアウトさせることができます。これにより、サーバーが無限にリクエストを保持するのを防ぎます。
nginx
proxy_read_timeout 60s;
proxy_connect_timeout 60s;

5. 実際の運用例

実際の運用環境では、複数のWebアプリケーションを運用している場合や、トラフィックが非常に多い場合にNginxを使った負荷分散は非常に有効です。例えば、WebサーバーやAPIサーバーを複数台用意し、Nginxがその間でトラフィックを分散します。これにより、サービスがスムーズに運営され、障害が発生しても他のサーバーで処理を続けることができます。

6. 結論

Nginxを使用した負荷分散は、トラフィックの増加に対応し、システムの可用性を向上させるための強力な手段です。負荷分散の設定方法やアルゴリズム、セッション維持、健康チェックなど、運用のニーズに合わせた設定を行うことで、安定したサービスを提供できます。

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