SafeKit farm クラスターにおけるロードバランシング仮想 IP アドレスのテスト

このガイドでは、SafeKit Farm（Farm モジュール、仮想 IP アドレスでのロードバランシング）がネットワーク内で正しく動作することを確認する方法について説明します。これには、ノード間の接続の分散、およびディスパッチングノードが停止した際の仮想 IP（VIP）の再ルーティングが含まれます。

1. 主要原則

前提条件：Farm のすべてのノードは、同じレイヤー 2 IP サブネット（LAN、またはリモートサイト間で拡張された VLAN）に属している必要があります。

• 仮想 IP（VIP）は、Farm の各ノードにローカルに設定されます。Farm ノードで起動されると、そのアドレスのネットワークカード上の物理 IP アドレスのエイリアスとして設定されます。
• 単一ノードであるディスパッチサーバーは、仮想 IP（VIP）のネットワークトラフィックを受信します（vmac_directed 構成、SafeKit のデフォルト）。その MAC アドレスは、ARP テーブル（ルーター、ゲートウェイ、同じサブネット内のクライアント）で仮想 IP（VIP）に関連付けられているものです。
• このノードのカーネルフィルタは、パケットの宛先 MAC アドレスを処理ノードのものに書き換えることで、TCP 接続を Farm のノードに分散します（宛先 IP アドレスは仮想 IP（VIP）のままです）。応答は、接続を処理するノードからクライアントに直接送信されます。
• フィルタによって実行される分散は決定論的です。処理ノードは、設定された負荷分散ルールに従って、クライアントの ID から計算されます。
  • クライアントの IP アドレス(filter="on_addr"): 指定されたクライアントは常に同じノードによってサービス提供され、セッションアフィニティが保証されます。
  • クライアントの TCP ポート(filter="on_port") の場合: 同じクライアントからの各 TCP 接続は、異なるノードによって処理されます。これはモザイク(セクション 2)で使用されるルールであり、そのため、単一のワークステーションからすべてのノードが表示されます。
• ディスパッチサーバーが停止すると、別のノードがこの役割を引き継ぎ、GARP（Gratuitous ARP）を送信して、ネットワークが仮想 IP（VIP）を自身の MAC アドレスに関連付けます。

したがって、テストする必要があるのは次のとおりです。

1. 接続がすべてのノードに正しく分散されていること。
2. ディスパッチサーバーが変更された場合、ネットワーク（ルーター、ゲートウェイ、仮想化）が GARP を考慮に入れること。

2. 前提条件：SafeKit モザイク

モザイク、SafeKit が提供するテストページです。仮想 IP（VIP）に多数の TCP 接続を開き、それぞれに応答したノードの名前を表示します。これにより、分散状況を一目で確認できます。

1. Farm モジュールの userconfig.xml の <vip> セクションに、SafeKit Web サーバーのポートへのロードバランシングルールを追加します。SafeKit Web サーバーをポート 9010 の HTTP で実行する例：

   <loadbalancing_list>
     <group name="FarmProto">
       <rule port="9010" proto="tcp" filter="on_port"/>
     </group>
   </loadbalancing_list>
   

   SafeKit の Web サーバーとコンソールが HTTPS に切り替えられている場合は、9010 を 9453 に置き換えます。

2. すべてのノードに設定を適用します。

3. Farm 外のクライアントワークステーションのブラウザから、以下に接続します。

   http://<VIP>:9010/safekit/mosaic.html
   

   次に、Farmモジュールの名前を入力してテストを実行します。モザイクの各セルには、TCP 接続に応答したノードの名前が表示され、各ノードには色が関連付けられており、同じノードによって提供されるモザイクのブロックを明確に示します。

   HTTPS では、ポート 9453 でロードバランシングルールを使用して、https://<VIP>:9453/safekit/mosaic.html を使用します。

「SafeKit farm ソリューションのデモンストレーション」セクションでモザイクテストビデオをご覧ください。

3. テスト 1 – 接続の分布

手順

1. すべてのノードで Farm を起動します（UP 状態）。
2. クライアントワークステーションからモザイクを開きます。

期待される結果: モザイクFarm のすべてのノードの名前が表示され、各処理ノードには異なる色が付けられます。

これにより、アップストリームのルーターまたはゲートウェイが MAC アドレスを介してノードの 1 つに到達し、このノードが接続を正しく分散することが証明されます。

4. テスト 2 – ディスパッチサーバーの変更

このテストは、ディスパッチサーバーが停止した場合でも Farm が応答し続けることを確認します。

手順

1. Farm、つまり SafeKit 内のすべてのノードを停止します。
2. 単一ノードを起動します。このノードがディスパッチサーバーになります。 → 期待される結果： モザイクこのノードのみが表示されます。
3. 他のノードを起動します。 → 期待される結果： モザイクすべてのノードが表示されます。
4. ディスパッチングサーバーとして機能している最初のノードを停止します。 → 期待される結果： モザイク残りのノードが表示されます。

このテストの限界： ステップ 4 で正しい結果が得られても、GARP 機能することを証明するものではありません。他のノードで Farm モジュールが起動されると（ステップ 3）、これらのノードに仮想 IP アドレスが設定され、ネットワーク上にメッセージが生成されます。これにより、仮想 IP アドレスと MAC アドレスの関連付けがすでに再ルーティングされている可能性があります。GARP GARP 実際にテストするのは、テスト 3 と 4 のみです。

Farm の他のノード（ディスパッチサーバーではないノード）を停止すると、ディストリビューションの再構成のみがテストされます。

5. テスト 3 – arp -a を使用した GARP ルーティングの確認

テスト 4 と合わせて、このテストは GARP 本当にチェックします。ディスパッチングサーバーを停止する前に MAC アドレスをメモし、その後、仮想 IP（VIP）/MAC の関連付けが変更されたことを確認します。

このテストは、モザイクを表示しているクライアントワークステーションが Farm と同じ IP サブネットにある場合にのみ可能です。

クライアントと Farm の間にルーターがある場合、クライアントの ARP テーブルには仮想 IP（VIP）は含まれず、Farm のネットワークに到達するために使用されるゲートウェイのアドレスが含まれます。その場合は、ネットワークチームにルーターまたはゲートウェイの ARP テーブルを確認してもらってください。

手順

1. すべてのノードで Farm を起動します。
2. クライアントワークステーションで arp -a を実行し、仮想 IP（VIP）に関連付けられた MAC アドレスをメモします。これにより、ディスパッチサーバーが識別されます。
3. この MAC アドレスを持つ Farm ノードを停止します。
4. モザイク残りのノードで引き続き機能することを確認してください。
5. arp -a 再度実行して、新しい仮想 IP (VIP)/MAC の関連付けを読み取り、新しいディスパッチサーバーを特定します。

6. テスト 4 – Wireshark (Windows) または tcpdump (Linux) を使用したエンドツーエンドチェック

クライアントと Farm ノードでパケットをキャプチャすることで、仮想 IP（VIP）への TCP 接続を追跡できます。Windows マシンでは Wireshark、Linux マシンでは tcpdump を使用します。

IP アドレスだけでなく、パケットの MAC（イーサネット）ヘッダーを確認する必要があります 。ディスパッチサーバーのカーネルフィルターは、パケットの 宛先 MAC アドレスを処理ノードの MAC アドレスに書き換えることで接続を分散します。宛先 IP アドレスは、パス全体で仮想 IP（VIP）のままです。

同じ SYN パケットで確認すべき点：

クライアントワークステーションが Farm とは異なるサブネットにある場合、Farm ノードで認識される「クライアント MAC」は、クライアントワークステーションの MAC アドレスではなく、2 つのサブネットを接続するゲートウェイ（ルーター）の MAC アドレスです。

ディスパッチサーバーを停止した後、キャプチャを繰り返します（テスト 2、ステップ 4）。ステップ 1 には、新しいディスパッチサーバーの MAC アドレスが表示されます。

7. テストを行うワークステーション

動作は、クライアントと Farm 間のネットワークパスによって異なります。アーキテクチャに関連する各クライアントの種類から、テスト 1 と 2 を実行します。

8. 期待される結果の概要

9. トラブルシューティング

• ロードバランシングビットマップ： テストとロードバランシングビットマップの詳細については、SafeKit 8.2 ユーザーガイドのセクション 4.3.5「仮想 IP アドレスでの TCP ロードバランシングのテスト」を参照してください。
• ディスパッチサーバーが停止した後、モザイク応答しなくなります。GARP GARP、パス上のデバイス（ルーター、ゲートウェイ、仮想スイッチ）によって考慮されません。ネットワークチームに GARP 処理を確認してください。
• GARP の定期送信:<vip> セクションの arpreroute="on"属性(arpinterval および arpelapse と共に)は、VIP に対して定期的に GARP を送信します。ユーザーガイドのセクション 13.6.4「<vip> 構文」を参照してください。
• 仮想 IP（VIP）と MAC アドレスの解決の診断： ユーザーガイドのセクション 7.24「仮想 IP（VIP）と MAC アドレスの解決のトラブルシューティング」とセクション 7.15「Farm モジュール UP（Ready）だが、Farm のロードバランシングに問題がある」を参照してください。

SafeKit farm ソリューションのデモンストレーション

SafeKit ビデオ：ネットワーク負荷分散と仮想 IP 管理 (5:03)

このビデオでは、2 ノードクラスターに単一のエントリポイントを提供するために仮想 IP アドレスを実装する方法を説明します。SafeKit は、仮想 IP を自動的に管理することでネットワーク負荷分散を簡素化し、クライアントトラフィックがノード全体に分散され、フェイルオーバー時に即座にリダイレクトされることを保証します。このデモンストレーションでは Windows 上の Apache を使用していますが、このソリューションは他のアプリケーションでも同様に機能します。

章

1. 🎬 アーキテクチャ：共有仮想 IP 用に 2 つのノードを準備する (0:13)
2. 🎬 設定：farm.safe モジュールと仮想 IP アドレスの設定 (2:20)
3. 🎬 検証：サーバークラッシュ時のフェイルオーバーテストと仮想 IP リダイレクト (2:30)

ステップバイステップの実装

• 🛠️ Windows で farm.safe クラスターをセットアップする方法については、ガイドをお読みください
• 🛠️ Linux で farm.safe クラスターをセットアップする方法については、ガイドをお読みください

詳細はこちら：

• 高可用性クラスターリングにおける仮想 IP アドレスの仕組みとは？
• 仮想 IP アドレスを使用したプライマリ/バックアップのフェイルオーバーについては、「SafeKit mirror クラスターの仮想 IP アドレスのテスト」を参照してください。