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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、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（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。
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リングするのに、わずか数秒しかかかりません。

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。
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ルーティング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。外部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受け入れますが、内部ロードバランサは RFC 1918 トラフィックのみを受け入れます。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。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。

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。ロードバランサのスコープを定義します。グローバル ロードバランサは複数のリージョンのバックエンドをサポートしますが、リージョン ロードバランサは単一リージョンのバックエンドをサポートします。リージョンロードバランサの IP アドレスは 1 つのリージョンにありますが、リージョンロードバランサにはグローバルにアクセスできます。バックエンド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。詳細については、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の比較をご覧ください。
プレミアムティアとスタンダードティアのトラフィックのルーティング。Google Cloud のロードバランシングサービスは、選択したネットワークティア（プレミアムティアまたはスタンダードティア）によって異なります。前者は後者よりも費用が高くなります。プレミアムティアは Google の高品質なグローバルバックボーンを利用しますが、スタンダードティアはパブリックインターネットを使用してネットワーク全体でトラフィックを転送します。選択するネットワークティアは、エンタープライズワークロードのコストとパフォーマンスのどちらを優先するかによって異なります。一部のロードバランシングサービスは、プレミアムティアでのみ使用でき、スタンダードティアでは使用できません。詳細については、プレミアムとスタンダードの Network Service Tiers をご覧ください。
高度な機能のサポート。Cloud Load Balancing では、IPv6 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。

Google 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。

次の表は、動作する OSI レイヤと外部アクセスと内部アクセスのどちらに使用されるかによって分類された、さまざまなタイプの Google Cloud ロードバランサの概要を示しています。

lan Cloud Load Balancing	外部（インターネットトラフィックを受け入れます）	内部（RFC 1918 トラフィックのみを受け入れます）
アプリケーションロードバランサ HTTPS レイヤ 7 ロードバランシング	グローバル外部リージョン外部クラシック	クロスリージョン内部リージョン内部
ネットワークロードバランサ TCP/SSL/その他レイヤ 4 ロードバランシング
	プロキシネットワークロードバランサ
	グローバル外部リージョン外部クラシック	クロスリージョン内部リージョン内部
	パススルーネットワークロードバランサ
	リージョン外部	リージョン内部

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 Google 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、Google 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。

次の図は、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るさまざまなタイプのアプリケーションロードバランサの概要を示しています。

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、リージョン、従来のモードでデプロイできます。
グローバル外部アプリケーションロードバランサは、複数のリージョンにあるバックエンドをサポートします。
リージョン外部アプリケーションロードバランサは、単一リージョン内のバックエンドのみをサポートします。
従来のアプリケーションロードバランサは、プレミアムティアではグローバルです。スタンダードティアでは、単一リージョン内のバックエンドにのみトラフィックを分散できます。
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。

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、リージョンモードまたはクロスリージョンモードでデプロイできます。
リージョン内部アプリケーションロードバランサは、単一リージョン内の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は、複数のリージョンの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。

アプリケーションロードバランサの詳細については、アプリケーションロードバランサの概要をご覧ください。

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 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。

次の図は、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るプロキシネットワークロードバランサの種類の概要を示しています。

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、Google Front End（GFE）または Envoy プロキシのいずれかに構築されています。

これらのロードバランサは、グローバル、リージョン、従来のモードでデプロイできます。

グローバル外部プロキシネットワークロードバランサは、複数のリージョンのバックエンドをサポートします。
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、単一リージョンのバックエンドをサポートします。
従来のプロキシネットワークロードバランサは、プレミアムティアではグローバルです。スタンダードティアでは、単一リージョン内のバックエンドにのみトラフィックを分散できます。

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。

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のいずれかのモードでデプロイできます。

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、単一リージョン内の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プロキシネットワークロードバランサは、複数のリージョンの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。

プロキシネットワークロードバランサの詳細については、プロキシネットワークロードバランサの概要をご覧ください。

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。負荷分散されたパケットは、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。

さまざまな種類のパススルーネットワークロードバランサ — さまざまなタイプのパススルー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、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。

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。

パススルーネットワークロードバランサの詳細については、パススルーネットワークロードバランサをご覧ください。