ラウンドロビンとは?負荷分散とスケジューリングの基本を解説

人気のWebサイトには、同時に何千人、何万人もの人がアクセスします。でも一つのサーバーだけでは処理しきれませんよね。

そこで活躍するのがラウンドロビン(Round Robin)という技術です。

この記事では、IT分野で広く使われるラウンドロビンについて、初心者の方にも理解できるように丁寧に解説していきます。難しそうに見えるかもしれませんが、基本的な考え方はとてもシンプルですよ!

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ラウンドロビンの基本的な意味

ラウンドロビンは、英語で「Round Robin」と書きます。

もともとは:

  • Round → 巡回する、順番に回る
  • Robin → 諸説ありますが、「回覧」を意味するフランス語が語源

IT用語としては、「順番に、公平に割り当てる方式」を意味します。

身近な例で言えば、グループで何かを決めるときに「順番に一人ずつ意見を言う」ような感じです。誰か一人に負担が集中せず、みんなに公平にチャンスが回ってくるイメージですね。

IT分野での主な使われ方

1. 負荷分散(ロードバランシング)

最も一般的な使い方が、Webサーバーの負荷分散です。

人気のショッピングサイトやSNSは、一つのサーバーではなく、複数のサーバーで運営されています。たくさんのアクセスを複数のサーバーで分担処理するわけです。

このとき、どのサーバーにどのアクセスを振り分けるか?その方法の一つがラウンドロビンなんです。

仕組みはこう:

  1. ユーザーAのアクセス → サーバー1へ
  2. ユーザーBのアクセス → サーバー2へ
  3. ユーザーCのアクセス → サーバー3へ
  4. ユーザーDのアクセス → サーバー1へ(また最初に戻る)

このように、順番にぐるぐる回して振り分けます。

2. CPUスケジューリング

パソコンやスマートフォンでは、同時に複数のアプリが動いていますよね。

でも実は、CPUは同時に複数の処理を実行しているわけではありません。超高速で処理を切り替えているんです。

この切り替え方法の一つがラウンドロビンで、各プログラムに順番にCPU時間を割り当てます。

動作の流れ:

  • アプリA → 0.1秒間実行
  • アプリB → 0.1秒間実行
  • アプリC → 0.1秒間実行
  • またアプリAに戻る

人間には気づかないほど高速に切り替わるため、すべてのアプリが同時に動いているように見えるんですね。

3. DNSのラウンドロビン

DNS(Domain Name System)という、インターネットの住所録のような仕組みでも使われています。

一つのドメイン名(例:example.com)に対して、複数のIPアドレス(サーバーの住所)を登録しておき、アクセスごとに順番に返す方法です。

これにより、アクセスが自然に分散され、サーバーの負担が軽減されます。

ラウンドロビンのメリット

シンプルで分かりやすい

ラウンドロビンの最大の利点は、仕組みがシンプルなことです。

「次はどこに振り分けよう?」と複雑な判断をする必要がありません。ただ順番に回すだけなので、実装も管理も簡単なんです。

公平性が高い

どのサーバーも、どのプログラムも、平等に処理のチャンスが回ってきます

特定のサーバーだけに負荷が集中したり、特定のプログラムだけが実行されない、といった偏りが発生しにくいんですね。

低コストで導入できる

複雑なアルゴリズムや高性能なロードバランサーが不要です。

比較的低コストで負荷分散の仕組みを構築できるため、中小規模のシステムでも採用しやすいというメリットがあります。

ラウンドロビンの課題と限界

ただし、ラウンドロビンにも弱点があります。

サーバーの性能差を考慮しない

3台のサーバーがあるとして:

  • サーバーA:高性能(処理能力が高い)
  • サーバーB:中性能
  • サーバーC:低性能(処理能力が低い)

ラウンドロビンは性能差を無視して、平等に振り分けてしまいます。その結果、低性能なサーバーCがボトルネック(処理の遅延箇所)になる可能性があるんです。

処理の重さを考慮しない

アクセスによって、処理の重さは異なります。

  • 軽い処理:トップページを表示するだけ
  • 重い処理:大量のデータを検索して集計する

ラウンドロビンはこの違いを考えず、順番に振り分けます。すると、たまたま重い処理が集中したサーバーだけが過負荷になることもあるんですね。

セッションの維持が難しい

ショッピングサイトでカートに商品を入れたとします。

最初のアクセスはサーバー1が処理したのに、次のアクセスはサーバー2に振り分けられてしまうと、カートの中身が消えてしまう…なんてことも。

この問題を解決するには、セッション維持(スティッキーセッション)という追加の仕組みが必要です。

改良版:加重ラウンドロビン

課題を解決するために、加重ラウンドロビン(Weighted Round Robin)という改良版があります。

これは、各サーバーに「重み」を設定する方式です。

設定例:

  • サーバーA(高性能):重み5
  • サーバーB(中性能):重み3
  • サーバーC(低性能):重み2

この場合、10回のアクセスのうち:

  • サーバーAには5回振り分ける
  • サーバーBには3回振り分ける
  • サーバーCには2回振り分ける

こうすることで、各サーバーの処理能力に応じた負荷分散が可能になります。

他の負荷分散方式との比較

ラウンドロビン以外にも、いくつかの負荷分散方式があります。

最小接続方式(Least Connection)

現在の接続数が最も少ないサーバーに振り分ける方式です。

処理時間が長いリクエストが多い場合、ラウンドロビンより効果的なことがあります。

IPハッシュ方式

アクセス元のIPアドレスをもとに、振り分け先を決定する方式です。

同じユーザーからのアクセスは常に同じサーバーに振り分けられるため、セッション維持の問題を解決できます。

レスポンスタイム方式

各サーバーの応答速度を測定し、最も速く応答したサーバーに振り分ける方式です。

高度な負荷分散が可能ですが、測定のオーバーヘッド(余計な処理)が発生します。

実際の使用例

実例1:Webサービスの負荷分散

ある人気ニュースサイトでは、3台のWebサーバーを使っています。

構成:

  • ロードバランサー(交通整理役):1台
  • Webサーバー:3台

ユーザーのアクセスは、まずロードバランサーが受け取ります。そこからラウンドロビン方式で、3台のサーバーに順番に振り分けられるわけです。

これにより、一つのサーバーだけでは処理しきれない大量のアクセスにも対応できます。

実例2:データベースの読み取り分散

大規模なSNSサービスでは、データベースも複数台に分散しています。

システム構成:

  • マスターデータベース(書き込み用):1台
  • レプリカデータベース(読み取り用):5台

データの書き込みはマスターDBが担当し、読み取りはレプリカDBがラウンドロビンで分担します。読み取り処理の方が圧倒的に多いため、この構成で効率的に処理できるんです。

実例3:メールサーバーの負荷分散

企業のメールシステムでも、ラウンドロビンが活用されています。

DNSラウンドロビンを使い、メールサーバーのIPアドレスを複数登録しておきます。外部からメールが届くと、自動的に負荷が分散されるわけです。

一つのサーバーが故障しても、他のサーバーで受信できるため、可用性(システムが使える状態を保つこと)も向上します。

よくある疑問に答えます

Q. ラウンドロビンは今でも使われている?

はい、現在でも広く使われています。

最近では、より高度な負荷分散技術も登場していますが、シンプルで効果的なラウンドロビンは、多くのシステムで現役で活躍しています。

Q. 家庭用ルーターでも使われている?

使われているケースがあります。

複数のWAN回線を使う環境では、ラウンドロビン方式で回線を切り替えながら通信することで、帯域幅を有効活用できるんです。

Q. ラウンドロビンとロードバランサーの違いは?

ロードバランサーは負荷分散を行う装置やソフトウェアのことで、ラウンドロビンはその中で使われる振り分け方式の一つです。

つまり、ロードバランサーという道具が、ラウンドロビンという手法を使って仕事をする、という関係ですね。

まとめ:順番に回すシンプルな賢さ

ラウンドロビンは、順番に公平に振り分ける負荷分散の基本的な方式です。

重要ポイントをおさらい:

  • Webサーバーの負荷分散に広く使われている
  • CPUスケジューリングでも活用されている
  • シンプルで実装しやすく、コストも低い
  • 公平性が高く、偏りが少ない
  • サーバーの性能差を考慮しないという課題もある
  • 改良版として加重ラウンドロビンも存在する

ITシステムの信頼性を支える重要な技術の一つです。複雑なアルゴリズムではありませんが、その「シンプルさ」こそが、長年愛され続けている理由なんですね。

あなたが日常的に使っているWebサービスの裏側でも、きっとラウンドロビンが活躍していますよ!

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