JP2009175889A - 帯域制御機能を有する負荷分散装置およびその設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷分散機能と帯域制御機能の設定を容易に行うこと。
【解決手段】負荷分散装置１０は、リクエストの振り分け対象の全サーバのアドレス情報と各サーバが提供するサービスの種別とを含む構成情報３を受け付ける構成情報受付部１１４と、構成情報３に基づいて、クライアントから送信されたリクエストが、そのメッセージにおいて指定されたサービスの種別に対応するサーバの１つに送信されるように設定する負荷分散設定部１１５と、構成情報３に基づいて、サービスの種別毎のサーバの台数を算出し、算出した台数に応じて回線の帯域を各サービスに割り当てる帯域設定部１１６とを備える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、帯域制御機能を有する負荷分散装置およびその設定方法に関し、特に、負荷分散機能と帯域制御機能の設定を容易に行うことができる負荷分散装置およびその設定方法に関する。

負荷分散装置は、サーバへの負荷の集中によるサービス品質の低下を回避し、クライアントへ快適なサービスを提供することを目的として、同一サービスを提供する複数台のサーバからなるサーバ群を形成し、クライアントからの要求をサーバ群内の各サーバに振り分けることでサーバに対する負荷の軽減を実現する装置である。

また、帯域制御装置は、提供する各種サービスの中で、帯域が圧迫されては困る優先度の高いサービスの品質を保証し、かつ優先度の低いサービスに対して制限をかけることを目的として、通信回線に対して適切な帯域の割り当てを行うことでサービス毎の使用帯域の制御を行う装置である。

このように、負荷分散装置と帯域制御装置は、いずれもサービスの品質を向上させるために使用されるため、組み合わせて利用されることが多い。また、近年では、負荷分散機能と帯域制御機能を集約した装置も利用されている。

従来、負荷分散機能と帯域制御機能を組み合わせて利用する場合、管理者は、提供するサービス種別やサーバの性能などを検討した上で、負荷分散機能を設定し、さらに、各サービスの帯域使用量を予測し帯域制御の条件を検討した上で、帯域制御機能を設定する必要があった。また、これらの設定は、サーバ数の増減等があった場合に見直しを行い、再設定する必要があった。

例えば、サーバを増減設する場合には、負荷分散条件を見直して、負荷分散機能の再設定を行うとともに、負荷分散機能とサーバ群の間のトラフィックを適切なものにするために、帯域制御条件も見直して帯域制御機能も再設定する必要があった。また、サーバの故障や復旧があった場合にも、サーバ数の増減が生じるため、同様に負荷分散機能と帯域制御機能の設定を再検討する必要があった。負荷分散機能や帯域制御機能の適切な設定を検討することは、知識と経験を要する困難な作業であり、これらの作業は、管理者にとって大きな負担となっていた。

このような管理者の負担を軽減するため、特許文献１には、帯域制御の条件を自動的に補正する技術が開示されている。この技術によれば、データセンタにおいて、ユーザの負荷が変動したときに、負荷に応じてユーザに対する資源の割り当てを動的に変更し、また、各ユーザのセキュリティを保つことができる。

特開２００３−１２４９７６号公報

しかしながら、上記の特許文献１において開示されている従来技術は、負荷分散機能と帯域制御機能の初期設定を管理者が行うことが前提となっている。このため、この従来技術を用いたといても、初期設定に関する検討を管理者が行う必要があり、この初期設定の検討に要する管理者の負担が軽減されないという問題があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、負荷分散機能と帯域制御機能の設定を容易に行うことができる負荷分散装置およびその設定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一つの態様では、クライアントから送信されたリクエストを複数のサーバの１つへ振り分ける負荷分散機能に加えて、振り分けたリクエストを送信する回線の帯域制御を行う帯域制御機能を有する負荷分散装置であって、リクエストの振り分け対象の全サーバのアドレス情報と各サーバが提供するサービスの種別とを含む情報を受け付ける情報受付手段と、前記情報受付手段において受け付けられた情報に基づいて、クライアントから送信されたリクエストが、該メッセージにおいて指定されたサービスの種別に対応するサーバの１つに送信されるように設定する負荷分散設定手段と、前記情報受付手段において受け付けられた情報に基づいて、サービスの種別毎のサーバの台数を算出し、算出した台数に応じて前記回線の帯域を各サービスに割り当てる帯域設定手段とを備えることを特徴とする。

この発明の態様によれば、負荷分散機能に必要な情報だけを入力すれば、帯域制御に必要な初期設定が自動的に行われるので、帯域制御機能を有する負荷分散装置の設定を容易に行うことができる。

また、本発明の他の態様では、上記の発明の態様において、前記回線のトラフィックをサービス毎に集計して、サービス毎の占有帯域をトラフィック情報として所定の記憶部に記憶させるトラフィック集計手段をさらに備え、前記帯域設定手段は、各サービスに割り当てた帯域と、前記トラフィック情報の占有帯域とをサービス毎に比較し、その差に基づいて各サービスに割り当てた帯域を補正することを特徴とする。

この発明の態様によれば、自動設定した帯域と実際に使用されている帯域とを比較して、自動設定した帯域を補正することとしたので、自動設定した帯域を使用状況に合わせて最適化することができる。

また、本発明の他の態様では、上記の発明の態様において、リクエストの振り分け対象の各サーバの稼働状況を監視するサーバ監視手段をさらに備え、前記トラフィック集計手段は、さらに、前記回線のトラフィックをサーバ毎に集計して、サーバ毎の占有帯域もトラフィック情報として前記記憶部に記憶させ、前記帯域設定手段は、前記サーバ監視手段によってサーバの１つのダウンが検出された場合に該サーバの占有帯域を前記トラフィック情報から取得し、取得された占有帯域分の帯域を、該サーバが提供するサービスに割り当てた帯域から削除することを特徴とする。

この発明の態様によれば、サーバのダウンが発生した場合に、そのサーバが使用していた帯域を使用しないように制御することとしたので、ダウンしたサーバの分のリクエストを他のサーバが処理しなければならなくなり、そのサーバが過負荷の状況になることを防止できる。

また、本発明の他の態様では、上記の発明の態様において、前記帯域設定手段は、前記サーバ監視手段によってサーバの１つのダウンが検出されたときに削除した帯域の大きさを示す情報を該サーバと対応付けて保持し、前記サーバ監視手段によって該サーバの復旧が検出されたときに、該サーバと対応付けて保持されている情報が示す帯域の大きさ分だけ、該サーバが提供するサービスに割り当てた帯域を増大させることを特徴とする。

この発明の態様によれば、サーバのダウンが発生した帯域を留保しておき、そのサーバが復帰したときに、留保していた帯域を復活させることとしたので、サーバの復旧時に、最適化された帯域の割り当て状況を迅速に実現することができる。

なお、本発明の構成要素、表現または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造などに適用したものも本発明の態様として有効である。

本発明の一つの態様によれば、負荷分散機能に必要な情報だけを入力すれば、帯域制御に必要な初期設定が自動的に行われるので、帯域制御機能を有する負荷分散装置の設定を容易に行うことができるという効果を奏する。

また、本発明の一つの態様によれば、自動設定した帯域と実際に使用されている帯域とを比較して、自動設定した帯域を補正することとしたので、自動設定した帯域を使用状況に合わせて最適化することができるという効果を奏する。

また、本発明の一つの態様によれば、サーバのダウンが発生した場合に、そのサーバが使用していた帯域を使用しないように制御することとしたので、ダウンしたサーバの分のリクエストを他のサーバが処理しなければならなくなり、そのサーバが過負荷の状況になることを防止できるという効果を奏する。

また、本発明の一つの態様によれば、サーバのダウンが発生した帯域を留保しておき、そのサーバが復帰したときに、留保していた帯域を復活させることとしたので、サーバの復旧時に、最適化された帯域の割り当て状況を迅速に実現することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る負荷分散装置およびその設定方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

まず、本実施例に係る負荷分散装置１０を含むネットワーク構成について説明する。図１は、本実施例に係る負荷分散装置を含むネットワーク構成の一例を示す図である。同図に示すように負荷分散装置１０は、一方で、ネットワーク１を介してクライアント２０ａ〜２０ｃと接続されるとともに、他方で、ネットワーク２を介してＨＴＴＰサーバ４１ａ〜４１ｄ、ＦＴＰサーバ４２ａ〜４２ｄおよびＴｅｌｎｅｔサーバ４３ａ〜４３ｂと接続されている。ネットワーク１は、例えば、インターネットであり、ネットワーク２は、スイッチ（ＳＷ）３０を介して各種装置を接続するＬＡＮ（Local Area Network）である。

負荷分散装置１０は、クライアント２０ａ〜２０ｃからリクエストを受信すると、そのリクエストを、該当するサービスを提供するサーバの１つへ振り分ける負荷分散機能を有する。例えば、負荷分散装置１０は、クライアント２０ａからＨＴＴＰリクエストを受信すると、ＨＴＴＰサービスを提供するＨＴＴＰサーバ４１ａ〜４１ｄのいずれかにそのリクエストを振り分け、そのレスポンスをクライアント２０ａに応答する。

また、負荷分散装置１０は、負荷分散機能に加えて、帯域制御機能も有する。図１に示すように、負荷分散装置１０は、自装置と各サーバの間の通信回線の帯域を、ＨＴＴＰサーバ４１ａ〜４１ｄによって提供されるＨＴＴＰサービス用の帯域と、ＦＴＰサーバ４２ａ〜４２ｄによって提供されるＦＴＰサービス用の帯域と、Ｔｅｌｎｅｔサーバ４３ａ〜４３ｂによって提供するＴｅｌｎｅｔサービス用の帯域とに論理的に分割し、各サービスが使用する帯域を制限する。

負荷分散装置１０は、後述するように、振分対象の各サーバのアドレス情報と各サーバが提供するサービスの種別を登録するだけで、負荷分散機能と帯域制御機能の設定が自動的に行われるように構成されており、設定に要する管理者の負荷を大幅に減少させている。なお、図１では、スイッチ３０が独立して設けられている例を示したが、スイッチ３０に相当するネットワークスイッチ機能を負荷分散装置１０に含ませることとしてもよい。

次に、図１に示した負荷分散装置１０の構成について説明する。図２は、負荷分散装置１０の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、負荷分散装置１０は、フレーム受信部１１１と、フレーム振分部１１２と、帯域制御部１１３と、構成情報受付部１１４と、負荷分散設定部１１５と、帯域設定部１１６と、サーバ監視部１１７と、トラフィック監視部１１８と、トラフィック集計部１１９と、サーバ管理情報１２１およびトラフィック情報１２２を記憶する記憶部１２０とを有する。

なお、図２においては、サーバがクライアントからのリクエストを受け付け、受け付けたリクエストに対するサーバからのレスポンスをクライアントへ応答するための構成については図示を省略している。また、同図において、実線の矢印は、主信号の流れを示し、点線の矢印は、それ以外の情報や指示の流れを示す。

フレーム受信部１１１は、クライアントからのリクエストを含むフレーム（パケット）を受信する。フレーム振分部１１２は、フレーム受信部１１１において受信されたフレームを、サーバ管理情報１２１に設定された情報に従って、該当するサービスを提供するサーバの１つへ振り分ける。帯域制御部１１３は、サーバ管理情報１２１に設定された情報に従って、各サービスの帯域を制限する。

構成情報受付部１１４は、振分先であるサーバの増設や減設に関する情報である構成情報３の入力を受け付け、受け付けた構成情報３に従って負荷分散の設定を行うように負荷分散設定部１１５に指示する。図３−１は、構成情報３の一例を示す図である。同図は、初期設定処理時における構成情報３の例を示している。

同図に示すように、構成情報３は、サーバ、サービス、負荷分散方式といった項目を有する。サーバは、サーバのＩＰアドレスが設定される項目である。サービスは、当該のサーバによって提供されるサービスの種別が設定される項目であり、例えば、「ＨＴＴＰ」、「ＦＴＰ」、「Ｔｅｌｎｅｔ」といった値が設定される。負荷分散方式は、同種のサービスを提供するサーバ群に対して振り分けを行うための方式が設定される項目である。図３−１において、負荷分散方式の項目に設定されている「ラウンドロビン」は、負荷状況等に関わりなく、各サーバに順番にリクエストを振り分ける方式を表す。

負荷分散設定部１１５は、構成情報受付部１１４において受け付けられた構成情報３に従って、負荷分散の設定を決定し、その設定をサーバ管理情報１２１に反映させるとともに、帯域設定部１１６に対して帯域制御の設定を行うように指示する。また、負荷分散設定部１１５は、サーバ監視部１１７においてサーバのダウンや復旧が検出された場合にも、同様の処理を行う。なお、負荷分散設定部１１５が行う処理の詳細については後述する。

ここで、サーバ管理情報１２１の一例を図４−１に示す。同図に示したサーバ管理情報１２１は、図３−１に示した構成情報３が構成情報受付部１１４において受け付けられた後に、負荷分散装置１０と帯域設定部１１６によって負荷分散と帯域制御のための初期設定がなされた後の状態を示している。

図４−１に示すように、サーバ管理情報１２１は、物理回線、回線帯域、プール帯域（ポート単位）、サービス、負荷分散方式、帯域設定、サーバ、プール帯域（サーバ単位）、振分対象といった項目を有する。これらの項目のうち、物理回線〜プール帯域（ポート単位）は、各サーバに接続されているポート単位で値が設定され、サービス〜帯域設定は、同一ポートで接続されるサーバが提供するサービスの種別単位で値が設定される。

物理回線は、負荷分散装置１０とサーバを接続する物理回線を識別するための情報（例えば、物理ポート番号）が設定される項目である。回線帯域は、当該の物理回線が提供可能な帯域を示す値が設定される項目である。プール帯域（ポート単位）は、いずれのサービスにも割り当てられずに留保されている帯域のうち、いずれのサーバにも割り当て可能な帯域の大きさを示す値が設定される項目である。

サービスは、サーバによって提供されるサービスの種別が設定される項目であり、例えば、「ＨＴＴＰ」、「ＦＴＰ」、「Ｔｅｌｎｅｔ」といった値が設定される。負荷分散方式は、同種のサービスを提供するサーバ群に対して振り分けを行うための方式が設定される項目である。帯域設定は、当該のサービスへ割り当てられている帯域の大きさを示す値が設定される項目である。

サーバは、サーバのＩＰアドレスが設定される項目である。プール帯域（サーバ単位）は、いずれのサービスにも割り当てられずに留保されている帯域のうち、当該のサーバのみに割り当て可能な帯域の大きさを示す値が設定される項目である。この項目は、サーバダウン等によって一時的に使用しなくなったが、再び同一のサーバが使用できるように留保しておく帯域の大きさを保持するために使用される。振分対象は、当該のサーバが、振り分けの対象になっているか否かを示す値が設定される項目である。

図２に戻って、帯域設定部１１６は、負荷分散設定部１１５によってサーバ管理情報１２１に設定された情報に基づいて各サービスに割り当てる帯域を初期設定してサーバ管理情報１２１に反映させるとともに、各サービスの帯域の使用状況を保持するトラフィック情報１２２を定期的に参照して、各サービスに割り当てた帯域を補正する。また、帯域設定部１１６は、何らかの理由でサーバの増減があった場合にも、負荷分散設定部１１５の指示を受けて、帯域の再設定を行う。なお、帯域設定部１１６が行う処理の詳細については後述する。

サーバ監視部１１７は、サーバ管理情報１２１に登録されているサーバが正常に稼動しているか否かを監視する。サーバの稼動情報は、例えば、監視用のパケットへの応答の有無によって判断することができる。そして、サーバ監視部１１７は、サーバのダウンや復旧を検出すると、その旨を負荷分散設定部１１５に通知し、振り分けの設定を更新させる。

トラフィック監視部１１８は、負荷分散装置１０からサーバに送信されるフレームを監視し、送信先のサーバのＩＰアドレスと、サービスの種別と、フレームサイズとを取得する。サービスの種別は、例えば、ＴＣＰヘッダやＵＤＰヘッダのポート番号によって識別することができる。トラフィック集計部１１９は、トラフィック監視部１１８によって取得されたフレームサイズをサービスの種別毎とサーバのＩＰアドレス毎に集計し、この集計結果を集計時間で除算して各サービスと各サーバが実際に使用した帯域を定期的に算出し、トラフィック情報１２２に設定する。

図５は、トラフィック集計部１１９によるトラフィックの集計結果の一例を示す図である。同図に示すように、トラフィック集計部１１９は、ＨＴＴＰやＦＴＰといったサービス単位でフレームサイズを集計して回線を通過したデータ量をサービス単位で求めるとともに、サーバのＩＰアドレス単位でフレームサイズを集計して回線を通過したデータ量をサーバ単位で求める。

図６−１は、トラフィック情報１２２の一例を示す図である。同図に示すように、トラフィック情報１２２は、サービス、占有帯域（サービス単位）、サーバ、占有帯域（サーバ単位）といった項目を有する。サービスは、サーバによって提供されるサービスの種別が設定される項目であり、例えば、「ＨＴＴＰ」、「ＦＴＰ」、「Ｔｅｌｎｅｔ」といった値が設定される。占有帯域（サービス単位）は、当該のサービスが実際に使用した帯域が設定される項目である。サーバは、サーバのＩＰアドレスが設定される項目である。占有帯域（サーバ単位）は、当該のサーバが実際に使用した帯域が設定される項目である。

次に、負荷分散装置１０が実行する各種処理の処理手順について説明する。図７は、初期設定処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、負荷分散装置１０が、各サービスへのリクエストの振り分けを始めて行うときに実行される。

同図に示すように、まず、構成情報受付部１１４が、初期設定用の構成情報３を受け付ける（ステップＳ１０１）。そして、受け付けられた構成情報３に基づいて、負荷分散設定部１１５が、帯域設定の項目を除くサーバ管理情報１２１の各項目の設定を行う（ステップＳ１０２）。

例えば、図３−１に示した構成情報３が初期設定用の情報として入力された場合は、負荷分散設定部１１５は、帯域設定の項目を除くサーバ管理情報１２１の各項目を図４−１のように設定する。すなわち、物理回線には、各サーバへのリクエストを出力する物理ポートの番号を設定し、回線帯域には、そのポートに接続される回線の帯域を設定し、プール帯域（ポート単位）には、０を設定する。サービスと負荷分散方式には、構成情報３に設定されていた値を設定し、帯域設定には、仮の値として０を設定する。サーバには、構成情報３に設定されていた値を設定し、プール帯域（サーバ単位）には、０を設定し、振分対象には、振分対象とする旨を設定する。

続いて、帯域設定部１１６が、サーバ管理情報１２１を参照し、サービス毎のサーバの台数の比率に従って回線の帯域を按分し（ステップＳ１０３）、その結果を各サービスの帯域設定の値としてサーバ管理情報１２１に設定する（ステップＳ１０４）。例えば、図３−１に示した構成情報３が初期設定用の情報として入力された場合は、ＨＴＴＰサービスを提供するサーバが４台、ＦＴＰサービスを提供するサーバが４台、Ｔｅｌｎｅｔサービスを提供するサーバが２台存在するので、１Ｇｂｐｓの回線帯域は、図４−１の例に示すように、ＨＴＴＰサービス用に４００Ｍｂｐｓ割り当てられ、ＦＴＰサービス用に４００Ｍｂｐｓ割り当てられ、Ｔｅｌｎｅｔサービス用に２００Ｍｂｐｓ割り当てられる。

こうして、負荷分散と帯域制御のための情報がサーバ管理情報１２１に設定された後、フレーム振分部１１２がこの情報に基づいて負荷分散処理を開始し、帯域制御部１１３がこの情報に基づいて帯域制御処理を開始する（ステップＳ１０５）。例えば、フレーム受信部１１１が、クライアント２０ａからＨＴＴＰリクエストを受信すると、フレーム振分部１１２は、ＨＴＴＰサービスの振分対象となっている４台のサーバの中から振り分け先のサーバをラウンドロビン方式で決定し、帯域制御部１１３は、ＨＴＴＰサービスで使用される帯域が４００Ｍｂｐｓを超過しないように、必要に応じてフレームのバッファリングや破棄を行う。

このように、負荷分散装置１０は、振分対象の各サーバのＩＰアドレスと、それらのサーバが提供するサービスの種別を入力するだけで、負荷分散機能と帯域制御機能のための初期設定が自動的に行われるように構成されている。帯域制御機能の初期設定は、サービスの種別毎のサーバ台数に基づいて行われるが、通常は、ユーザの需要が多いサービスほど多くのサーバを用意するものと想定されるため、この方式で各サービスに妥当な帯域が割り当てられることが期待される。なお、サーバの台数については、物理的な台数のみならず、仮想的な台数あるいは論理的な台数であってもよい。例えば、ブレード・サーバの場合には、１枚のサーバ・ブレードを１台とカウントしてもよいし、複数枚のサーバ・ブレードを１台とカウントしてもよい。つまり、サーバの台数は、サービスの需要が比較できる単位に設定されていればよい。

なお、帯域制御機能の初期設定を行うに当って、サーバの台数をサーバの性能によって重み付けして評価することとしてもよい。こうすることにより、サーバの台数が同一であっても、より高性能なサーバが用意されているサービスに多くの帯域を割り当てることができる。

図８は、帯域最適化処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、各サービスが実際に使用している帯域に基づいて、各サービスに割り当てられている帯域を最適な値に補正する目的で帯域設定部１１６等によって繰り返し実行される。

同図に示すように、トラフィック集計部１１９が、出力ポートのトラフィック量をサービス毎とサーバ毎に集計する（ステップＳ２０１）。そして、集計を継続して（ステップＳ２０２否定）、所定の蓄積周期が経過したならば（ステップＳ２０２肯定）、集計結果に基づいて占有帯域をサービス毎とサーバ毎に算出してトラフィック情報１２２に格納する（ステップＳ２０３）。

続いて、帯域設定部１１６が、サーバ管理情報１２１から未選択のサービスを１つ選択し（ステップＳ２０４）、選択したサービスの帯域設定の値と、トラフィック情報１２２における当該のサービスの占有帯域の値とを比較する（ステップＳ２０５）。そして、帯域設定の値の方が１０％以上大きければ、すなわち、割り当てられている帯域の１０％以上が活用されていなければ（ステップＳ２０６肯定）、帯域設定部１１６は、サーバ管理情報１２１において、当該のサービスの帯域設定の値を５％減少させ（ステップＳ２０７）、その分をプール帯域（ポート単位）に加算してプールする（ステップＳ２０８）。

そして、帯域設定部１１６は、帯域設定の変更を帯域制御部１１３による帯域制御処理に反映させる（ステップＳ２０９）。ここで、サーバ管理情報１２１において全てのサービスを選択済みであれば（ステップＳ２１０肯定）、処理を終了し、さもなければ（ステップＳ２１０否定）、ステップＳ２０４から処理を再開させる。

一方、選択したサービスの帯域設定の値と、トラフィック情報１２２における当該のサービスの占有帯域の値とを比較した結果、差が５％未満であれば、すなわち、割り当てられている帯域がほぼ活用されており、帯域不足が生じる可能性があれば（ステップＳ２１１肯定）、帯域設定部１１６は、サーバ管理情報１２１において、当該のサービスの帯域設定の値を５％増大させ（ステップＳ２１２）、増加分をプール帯域（ポート単位）から減算する（ステップＳ２１３）。ただし、このときの増加分の上限は、プール帯域（ポート単位）の値とする。例えば、帯域設定の値が１００Ｍｂｐｓであっても、プール帯域（ポート単位）の値が１Ｍｂｐｓであれば、帯域設定には１Ｍｂｐｓのみを加算し、プール帯域（ポート単位）からは１Ｍｂｐｓのみを減算する。

そして、帯域設定部１１６は、帯域設定の変更を帯域制御部１１３による帯域制御処理に反映させる（ステップＳ２０９）。ここで、サーバ管理情報１２１において全てのサービスを選択済みであれば（ステップＳ２１０肯定）、処理を終了し、さもなければ（ステップＳ２１０否定）、ステップＳ２０４から処理を再開させる。

一方、選択したサービスの帯域設定の値と、トラフィック情報１２２における当該のサービスの占有帯域の値とを比較した結果、差が５％以上１０％未満である場合は（ステップＳ２１１否定）、帯域設定部１１６は、帯域制御の設定をそのまま維持させる。そして、サーバ管理情報１２１において全てのサービスを選択済みであれば（ステップＳ２１０肯定）、処理を終了し、さもなければ（ステップＳ２１０否定）、ステップＳ２０４から処理を再開させる。

このように、負荷分散装置１０は、実際の各サービスの帯域の使用状況に従って帯域の割当量を自動的に補正する。このため、管理者に負荷をかけることなく、各サービスへの帯域の割当量を最適化することができる。

図４−２は、帯域最適化処理中におけるサーバ管理情報１２１の一例を示す図である。同図に示した例は、当初のサーバ管理情報１２１の内容が図４−１に示した通りであり、トラフィック情報１２２の内容が図６−１に示した通りであった場合の例である。この例では、ＨＴＴＰの帯域設定の値は、当初の値が４００Ｍｂｐｓであったのに対し、占有帯域（サービス単位）の値が３９８Ｍｂｐｓであったため、５％加算されて、４２０Ｍｂｐｓになっている。また、ＦＴＰの帯域設定の値は、当初の値が４００Ｍｂｐｓであったのに対し、占有帯域（サービス単位）の値が１８４Ｍｂｐｓであったため、５％減算されて、３８０Ｍｂｐｓになっている。帯域最適化処理を繰り返し実行することにより、各サービスへの帯域の割当量が最適化されていき、サーバ管理情報１２１は、例えば、図４−３のような内容になる。

なお、図８において示した各数値は一例であり、任意の値に変更することができる。また、図８におけるステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理手順と、ステップＳ２０４〜Ｓ２１０の処理手順は非同期で実行することができる。例えば、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３によるトラフィック情報１２２の更新を繰り返し実行することとし、帯域設定部１１６によるステップＳ２０４〜Ｓ２１０の処理手順は所定の期間毎に定期的に実行することとしてもよい。

図９は、サーバ監視処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、サーバ監視部１１７等によって繰り返し実行される。同図に示すように、サーバ監視部１１７は、サーバ管理情報１２１に登録されているサーバが正常に稼動しているか否かを監視する（ステップＳ３０１）。

そして、サーバ監視部１１７がサーバダウンを検出した場合（ステップＳ３０２肯定）、負荷分散設定部１１５は、サーバ管理情報１２１において、ダウンが検出されたサーバの振分対象の項目の値を更新し、そのサーバを振分対象から除外する（ステップＳ３０３）。続いて、帯域設定部１１６は、ダウンが検出されたサーバの占有帯域（サーバ単位）の値をトラフィック情報１２２から取得する（ステップＳ３０４）。そして、サーバ管理情報１２１において、取得した値分をそのサーバが提供するサービスの帯域設定の項目から当該のサーバのプール帯域（サーバ単位）の項目へ移動させ（ステップＳ３０５）、帯域設定の変更を帯域制御処理に反映させる（ステップＳ３０９）。

例えば、サーバ管理情報１２１の内容が図４−３に示した通りであり、トラフィック情報１２２の内容が図６−１に示した通りであった場合に「１９２．１６８．１．１１０」というＩＰアドレスを有するサーバのダウンが検出されると、図４−４に示すように、このサーバに対応する振分対象の値が更新されるとともに、Ｔｅｌｎｅｔの帯域設定の値が、このサーバのプール帯域（サーバ単位）の項目へ５２Ｍｂｐｓ分だけ移動される。

このように、負荷分散装置１０は、サーバのダウンを検出すると、そのサーバへのリクエストの振り分けを停止させるだけでなく、そのサーバが使用していた帯域を、そのサーバが提供するサービスに割り当てられている帯域から削除する。これにより、ダウンしたサーバと同種のサービスを提供するサーバが、ダウンしたサーバの分のリクエストまで処理しなければならなくなり、過負荷によってこのサーバまでダウンしたりサービス品質が低下したりという障害の連鎖が発生することを回避することができる。

一方、サーバ監視部１１７がサーバ復旧を検出した場合（ステップＳ３０２否定、ステップＳ３０６肯定）、帯域設定部１１６は、後述するサーバ復旧処理を実行して復旧したサーバ用の帯域をそのサーバが提供するサービスに追加で割り当てる（ステップＳ３０７）。続いて、負荷分散設定部１１５は、サーバ管理情報１２１において、復旧が検出されたサーバの振分対象の項目の値を更新し、そのサーバを振分対象に追加する（ステップＳ３０８）。そして、帯域設定部１１６は、帯域設定の変更を帯域制御処理に反映させる（ステップＳ３０９）。

一方、サーバ監視部１１７がサーバダウンもサーバ復旧も検出しなかった場合（ステップＳ３０２否定、ステップＳ３０６否定）、帯域設定部１１６は、ステップＳ３０５の処理手順を実行してから所定時間を経過していれば（ステップＳ３１０）、ステップＳ３０５においてプール帯域（サーバ単位）の項目へ移動させていた値、すなわち、そのサーバが復旧したときにそのサーバが提供するサービスに再び割り当てるために留保していた帯域の大きさを示す値を、プール帯域（ポート単位）の項目へ移動させ、任意のサービスがその帯域を利用できるようにする（ステップＳ３１１）。

例えば、サーバ管理情報１２１の内容が図４−４に示した通りであり、「１９２．１６８．１．１１０」というＩＰアドレスを有するサーバが所定時間を経過しても復旧しなかった場合、このサーバ用に留保されていた５２Ｍｂｐｓの帯域は、図４−５に示すように、プール帯域（ポート単位）の項目へ移動されて、任意のサービスが利用できるようになる。

図１０は、サーバ復旧処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、上記のサーバ監視処理の一部として実行される。同図に示すように、サーバ監視部１１７においてサーバの復旧が検出されると、帯域設定部１１６は、サーバ管理情報１２１を参照し、そのサーバに対応するプール帯域（サーバ単位）の値を取得する（ステップＳ４０１）。そして、取得した値が０よりも大きければ（ステップＳ４０２肯定）、そのプール帯域（サーバ単位）の値を当該のサーバが提供するサービスの帯域設定の項目へ移動させる（ステップＳ４０３）。

例えば、サーバ管理情報１２１の内容が図４−４に示した通りであり、「１９２．１６８．１．１１０」というＩＰアドレスを有するサーバの復旧が検出された場合、このサーバ用に留保されていた５２Ｍｂｐｓの帯域は、このサーバが提供するサービスであるＴｅｌｎｅｔの帯域設定の値に加算され、プール帯域（サーバ単位）の項目から減算される。この結果、サーバ管理情報１２１の帯域設定とプール帯域（サーバ単位）の項目の値は、サーバのダウンが検出される前の値に戻ることになる。このように、ダウンが検出されたサーバが使用していた帯域をそのサーバ用に留保しておき、そのサーバの復旧時に再びサービスに割り当てることにより、サーバ復旧時における帯域設定の更新を迅速かつ適切に行うことができる。

一方、サーバのダウンの検出から所定時間が経過して、そのサーバに対応するプール帯域（サーバ単位）の値が０になっていた場合は（ステップＳ４０２否定）、帯域設定部１１６は、復旧が検出されたサーバに対応する占有帯域（サーバ単位）の項目の値をトラフィック情報１２２から取得し（ステップＳ４０４）、サーバ管理情報１２１において、取得した値分の帯域をプール帯域（ポート単位）の項目から、そのサーバが提供するサービスに対応する帯域設定の項目へ移動させる（ステップＳ４０５）。ただし、このときの移動量の上限は、プール帯域（ポート単位）の値とする。

例えば、サーバ管理情報１２１の内容が図４−５に示した通りであり、トラフィック情報１２２の内容が図６−１に示した通りであり、「１９２．１６８．１．１１０」というＩＰアドレスを有するサーバの復旧が検出された場合、このサーバ用が以前使用していた５２Ｍｂｐｓの帯域が、このサーバが提供するサービスであるＴｅｌｎｅｔの帯域設定の値に加算され、プール帯域（ポート単位）の項目から減算される。この結果、サーバ管理情報１２１の帯域設定とプール帯域（サーバ単位）の項目の値は、サーバのダウンが検出される前の値に戻ることになる。

なお、ステップＳ４０５においてプール帯域（ポート単位）の項目の値が不足していた場合や、０であった場合には、復旧したサーバが提供するサービスの帯域が不足する恐れがある。そこで、ステップＳ４０５においてプール帯域（ポート単位）の項目の値が不足していた場合や、０であった場合に、復旧したサーバが提供するサービス以外のサービスに割り当てられている帯域を所定の割合で減少させて、復旧したサーバが提供するサービスに加算することとしてもよい。

図１１は、サーバ減設処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、構成情報受付部１１４においてサーバの減設を示す構成情報３が受け付けられた場合に実行される。同図に示すように、構成情報受付部１１４においてサーバの減設を示す構成情報３が受け付けられると、負荷分散設定部１１５は、サーバ管理情報１２１において、減設対象のサーバの振分対象の項目の値を更新し、そのサーバを振分対象から除外する（ステップＳ５０１）。

続いて、帯域設定部１１６は、減設対象のサーバの占有帯域（サーバ単位）の値をトラフィック情報１２２から取得する（ステップＳ５０２）。そして、サーバ管理情報１２１において、取得した値分をそのサーバが提供するサービスの帯域設定の項目からプール帯域（ポート単位）の項目へ移動させる（ステップＳ５０３）。そして、帯域設定部１１６は、減設対象のサーバに関する情報をサーバ管理情報１２１から削除するとともに（ステップＳ５０４）、トラフィック情報１２２からも削除し（ステップＳ５０５）、帯域設定の変更を帯域制御処理に反映させる（ステップＳ５０６）。

例えば、サーバ管理情報１２１の内容が図４−３に示した通りであり、トラフィック情報１２２の内容が図６−１に示した通りであった場合に「１９２．１６８．１．１１０」というＩＰアドレスを有するサーバが減設されると、図４−６に示すように、このサーバに対応する情報がサーバ管理情報１２１から削除されるとともに、Ｔｅｌｎｅｔの帯域設定の値が、プール帯域（ポート単位）の項目へ５２Ｍｂｐｓ分だけ移動される。また、図６−２に示すように、このサーバに関する情報は、トラフィック情報１２２からも削除される。

このように、負荷分散装置１０は、サーバの減設の指示を受け付けると、そのサーバへのリクエストの振り分けを停止させるだけでなく、そのサーバが使用していた帯域を、そのサーバが提供するサービスに割り当てられている帯域から削除する。これにより、減設されたサーバと同種のサービスを提供するサーバが、減設されたサーバの分のリクエストまで処理しなければならなくなり、過負荷によってこのサーバがダウンしたりサービス品質が低下したりという障害の連鎖が発生することを回避することができる。

図１２は、サーバ増設処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、構成情報受付部１１４においてサーバの増設を示す構成情報３が受け付けられた場合に実行される。同図に示すように、構成情報受付部１１４においてサーバの増設を示す構成情報３が受け付けられると、負荷分散設定部１１５は、構成情報３に基づいて、増設対象のサーバに関する情報をサーバ管理情報１２１に登録する（ステップＳ６０１）。ただし、このとき、帯域設定の値は更新しない。そして、負荷分散設定部１１５は、増設対象のサーバのサーバ管理情報１２１への登録を負荷分散処理に反映させる（ステップＳ６０２）。

続いて、帯域設定部１１６は、サーバ管理情報１２１を参照し、増設対象のサーバが提供するサービスの帯域設定の値をそのサービスを提供している既存のサーバの台数で割って、サーバ１台当たりの帯域設定の値を算出する（ステップＳ６０３）。そして、算出した値分の帯域を、プール帯域（ポート単位）の項目から、増設対象のサーバが提供するサービスの帯域設定の項目へ移動させる（ステップＳ６０４）。ただし、このときの移動量の上限は、プール帯域（ポート単位）の値とする。そして、帯域設定部１１６は、帯域設定の変更を帯域制御処理に反映させる（ステップＳ６０５）。

例えば、サーバ管理情報１２１の内容が図４−３に示した通りであった場合に、増設対象のサーバを示す情報として図３−２に示す構成情報３が受け付けられると、図４−７に示すように、「１９２．１６８．１．１１１」というＩＰアドレスを有するサーバに関する情報がサーバ管理情報１２１に追加され、Ｔｅｌｎｅｔサービスのサーバ１台当たりの帯域設定の値である５０Ｍｂｐｓが、Ｔｅｌｎｅｔの帯域設定の項目に加算されるとともに、この値がプール帯域（ポート単位）から減算される。

なお、ステップＳ６０４においてプール帯域（ポート単位）の項目の値が不足していた場合や、０であった場合には、増設対象のサーバが提供するサービスの帯域が不足する恐れがある。そこで、ステップＳ６０４においてプール帯域（ポート単位）の項目の値が不足していた場合や、０であった場合に、増設対象のサーバが提供するサービス以外のサービスに割り当てられている帯域を所定の割合で減少させて、増設対象のサーバが提供するサービスに加算することとしてもよい。

なお、図２に示した本実施例に係る負荷分散装置１０の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができる。例えば、負荷分散装置１０の負荷分散機能と帯域制御機能を別個の装置として実現し、これらの装置間で必要な情報をやり取りしながら負荷分散装置１０の機能を実現することもできる。また、負荷分散装置１０の機能をソフトウェアによって実現することができる。この場合、負荷分散装置１０と同様の機能を有するコンピュータプログラムを所定の記憶装置もしくは携帯可能な記憶媒体に記憶させておき、コンピュータが有するプロセッサがこのコンピュータプログラムを読み出してメモリ上に展開し、実行可能状態にすることで、そのコンピュータが負荷分散装置１０と同様の機能を発揮するようになる。

上述してきたように、本実施例では、負荷分散機能に必要な構成情報３だけを入力すれば、帯域制御に必要な初期設定が自動的に行われるので、帯域制御機能を有する負荷分散装置１０の設定を容易に行うことができる。また、本実施例では、自動設定した帯域と実際に使用されている帯域とを比較して、自動設定した帯域を補正することとしたので、自動設定した帯域を使用状況に合わせて最適化することができる。

（付記１）クライアントから送信されたリクエストを複数のサーバの１つへ振り分ける負荷分散機能に加えて、振り分けたリクエストを送信する回線の帯域制御を行う帯域制御機能を有する負荷分散装置であって、
リクエストの振り分け対象の全サーバのアドレス情報と各サーバが提供するサービスの種別とを含む情報を受け付ける情報受付手段と、
前記情報受付手段において受け付けられた情報に基づいて、クライアントから送信されたリクエストが、該メッセージにおいて指定されたサービスの種別に対応するサーバの１つに送信されるように設定する負荷分散設定手段と、
前記情報受付手段において受け付けられた情報に基づいて、サービスの種別毎のサーバの台数を算出し、算出した台数に応じて前記回線の帯域を各サービスに割り当てる帯域設定手段と
を備えることを特徴とする負荷分散装置。

（付記２）前記回線のトラフィックをサービス毎に集計して、サービス毎の占有帯域をトラフィック情報として所定の記憶部に記憶させるトラフィック集計手段をさらに備え、
前記帯域設定手段は、各サービスに割り当てた帯域と、前記トラフィック情報の占有帯域とをサービス毎に比較し、その差に基づいて各サービスに割り当てた帯域を補正することを特徴とする付記１に記載の負荷分散装置。

（付記３）リクエストの振り分け対象の各サーバの稼働状況を監視するサーバ監視手段をさらに備え、
前記トラフィック集計手段は、さらに、前記回線のトラフィックをサーバ毎に集計して、サーバ毎の占有帯域もトラフィック情報として前記記憶部に記憶させ、
前記帯域設定手段は、前記サーバ監視手段によってサーバの１つのダウンが検出された場合に該サーバの占有帯域を前記トラフィック情報から取得し、取得された占有帯域分の帯域を、該サーバが提供するサービスに割り当てた帯域から削除することを特徴とする付記２に記載の負荷分散装置。

（付記４）前記帯域設定手段は、前記サーバ監視手段によってサーバの１つのダウンが検出されたときに削除した帯域の大きさを示す情報を該サーバと対応付けて保持し、前記サーバ監視手段によって該サーバの復旧が検出されたときに、該サーバと対応付けて保持されている情報が示す帯域の大きさ分だけ、該サーバが提供するサービスに割り当てた帯域を増大させることを特徴とする付記３に記載の負荷分散装置。

（付記５）前記帯域設定手段は、前記サーバ監視手段によってサーバの１つのダウンが検出されたときに削除した帯域を、前記サーバ監視手段によって該サーバの復旧が検出されるか、所定の時間が経過するかのいずれかの早い方のときまで、再割り当てしないことを特徴とする付記４に記載の負荷分散装置。

（付記６）前記帯域設定手段は、前記情報受付手段によってサーバの減設を示す情報が受け付けられた場合に、該サーバの占有帯域を前記トラフィック情報から取得し、取得された占有帯域分の帯域を、該サーバが提供するサービスに割り当てた帯域から削除することを特徴とする付記２に記載の負荷分散装置。

（付記７）前記帯域設定手段は、前記情報受付手段によってサーバの増設を示す情報が受け付けられた場合に、該サーバが提供するサービスに割り当てている帯域の大きさを、該サービスを提供している既存のサーバの台数で除算し、その商の分だけ該サービスに割り当てている帯域を増大させることを特徴とする付記２に記載の負荷分散装置。

（付記８）前記帯域設定手段は、前記商の分だけの未使用の帯域がない場合に、他のサービスに割り当てている帯域を所定の割合ずつ削除して、該サービスに割り当てることを特徴とする付記７に記載の負荷分散装置。

（付記９）クライアントから送信されたリクエストを複数のサーバの１つへ振り分ける負荷分散機能に加えて、振り分けたリクエストを送信する回線の帯域制御を行う帯域制御機能を設定する設定方法であって、
リクエストの振り分け対象の全サーバのアドレス情報と各サーバが提供するサービスの種別とを含む情報を受け付ける情報受付工程と、
前記情報受付工程において受け付けられた情報に基づいて、クライアントから送信されたリクエストが、該メッセージにおいて指定されたサービスの種別に対応するサーバの１つに送信されるように設定する負荷分散設定工程と、
前記情報受付工程において受け付けられた情報に基づいて、サービスの種別毎のサーバの台数を算出し、算出した台数に応じて前記回線の帯域を各サービスに割り当てる帯域設定工程と
を含むことを特徴とする設定方法。

（付記１０）クライアントから送信されたリクエストを複数のサーバの１つへ振り分ける負荷分散機能に加えて、振り分けたリクエストを送信する回線の帯域制御を行う帯域制御機能を設定する負荷分散プログラムであって、
リクエストの振り分け対象の全サーバのアドレス情報と各サーバが提供するサービスの種別とを含む情報を受け付ける情報受付手順と、
前記情報受付手順において受け付けられた情報に基づいて、クライアントから送信されたリクエストが、該メッセージにおいて指定されたサービスの種別に対応するサーバの１つに送信されるように設定する負荷分散設定手順と、
前記情報受付手順において受け付けられた情報に基づいて、サービスの種別毎のサーバの台数を算出し、算出した台数に応じて前記回線の帯域を各サービスに割り当てる帯域設定手順と
をコンピュータに実行させることを特徴とする負荷分散プログラム。

以上のように、本発明に係る負荷分散装置およびその設定方法は、負荷分散装置が帯域制御機能を有する場合に有用であり、特に、負荷分散機能と帯域制御機能の設定を容易に行うことが必要な場合に適している。

本実施例に係る負荷分散装置を含むネットワーク構成の一例を示す図である。 本実施例に係る負荷分散装置の構成を示す機能ブロック図である。 構成情報の一例を示す図である。 サーバ追加時における構成情報の一例を示す図である。 サーバ管理情報の一例を示す図である。 帯域最適化処理中におけるサーバ管理情報の一例を示す図である。 帯域最適化処理後におけるサーバ管理情報の一例を示す図である。 サーバダウン検出時におけるサーバ管理情報の一例を示す図である。 サーバ復旧前に所定時間が経過した場合のサーバ管理情報の一例を示す図である。 サーバ減設後のサーバ管理情報の一例を示す図である。 サーバ増設後のサーバ管理情報の一例を示す図である。 トラフィックの集計結果の一例を示す図である。 トラフィック情報の一例を示す図である。 サーバ減設後のトラフィック情報の一例を示す図である。 初期設定処理の処理手順を示すフローチャートである。 帯域最適化処理の処理手順を示すフローチャートである。 サーバ監視処理の処理手順を示すフローチャートである。 サーバ復旧処理の処理手順を示すフローチャートである。 サーバ減設処理の処理手順を示すフローチャートである。 サーバ増設処理の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ネットワーク
３ 構成情報
２ ネットワーク
１０ 負荷分散装置
１１０ 制御部
１１１ フレーム受信部
１１２ フレーム振分部
１１３ 帯域制御部
１１４ 構成情報受付部
１１５ 負荷分散設定部
１１６ 帯域設定部
１１７ サーバ監視部
１１８ トラフィック監視部
１１９ トラフィック集計部
１２０ 記憶部
１２１ サーバ管理情報
１２２ トラフィック情報
２０ａ〜２０ｃ クライアント
３０ スイッチ
４１ａ〜４１ｄ ＨＴＴＰサーバ
４２ａ〜４２ｄ ＦＴＰサーバ
４３ａ、４３ｂ Ｔｅｌｎｅｔサーバ

Claims (5)

1. クライアントから送信されたリクエストを複数のサーバの１つへ振り分ける負荷分散機能に加えて、振り分けたリクエストを送信する回線の帯域制御を行う帯域制御機能を有する負荷分散装置であって、
   リクエストの振り分け対象の全サーバのアドレス情報と各サーバが提供するサービスの種別とを含む情報を受け付ける情報受付手段と、
   前記情報受付手段において受け付けられた情報に基づいて、クライアントから送信されたリクエストが、該メッセージにおいて指定されたサービスの種別に対応するサーバの１つに送信されるように設定する負荷分散設定手段と、
   前記情報受付手段において受け付けられた情報に基づいて、サービスの種別毎のサーバの台数を算出し、算出した台数に応じて前記回線の帯域を各サービスに割り当てる帯域設定手段と
   を備えることを特徴とする負荷分散装置。
2. 前記回線のトラフィックをサービス毎に集計して、サービス毎の占有帯域をトラフィック情報として所定の記憶部に記憶させるトラフィック集計手段をさらに備え、
   前記帯域設定手段は、各サービスに割り当てた帯域と、前記トラフィック情報の占有帯域とをサービス毎に比較し、その差に基づいて各サービスに割り当てた帯域を補正することを特徴とする請求項１に記載の負荷分散装置。
3. リクエストの振り分け対象の各サーバの稼働状況を監視するサーバ監視手段をさらに備え、
   前記トラフィック集計手段は、さらに、前記回線のトラフィックをサーバ毎に集計して、サーバ毎の占有帯域もトラフィック情報として前記記憶部に記憶させ、
   前記帯域設定手段は、前記サーバ監視手段によってサーバの１つのダウンが検出された場合に該サーバの占有帯域を前記トラフィック情報から取得し、取得された占有帯域分の帯域を、該サーバが提供するサービスに割り当てた帯域から削除することを特徴とする請求項２に記載の負荷分散装置。
4. 前記帯域設定手段は、前記サーバ監視手段によってサーバの１つのダウンが検出されたときに削除した帯域の大きさを示す情報を該サーバと対応付けて保持し、前記サーバ監視手段によって該サーバの復旧が検出されたときに、該サーバと対応付けて保持されている情報が示す帯域の大きさ分だけ、該サーバが提供するサービスに割り当てた帯域を増大させることを特徴とする請求項３に記載の負荷分散装置。
5. クライアントから送信されたリクエストを複数のサーバの１つへ振り分ける負荷分散機能に加えて、振り分けたリクエストを送信する回線の帯域制御を行う帯域制御機能を設定する設定方法であって、
   リクエストの振り分け対象の全サーバのアドレス情報と各サーバが提供するサービスの種別とを含む情報を受け付ける情報受付工程と、
   前記情報受付工程において受け付けられた情報に基づいて、クライアントから送信されたリクエストが、該メッセージにおいて指定されたサービスの種別に対応するサーバの１つに送信されるように設定する負荷分散設定工程と、
   前記情報受付工程において受け付けられた情報に基づいて、サービスの種別毎のサーバの台数を算出し、算出した台数に応じて前記回線の帯域を各サービスに割り当てる帯域設定工程と
   を含むことを特徴とする設定方法。

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