アプリケーショントラフィック管理入門 第6回

WAN高速化の基礎技術　第2弾

TCPの改良やキャッシング、圧縮でより速く

WAN高速化で大きな効果を上げるキャッシュ

　対向型のWAN高速化装置では、このキャッシュの能力がより顕著に現われる。WAN高速化装置で交換されるデータは、インターネット上にあるWebページやファイルではなく、データセンターや本社のサーバーにある業務データである。つまり、同じWAN回線を何度も行き来することが多いので、キャッシュのヒット率は高くなるわけだ。そこで、WAN高速化装置では、大容量のハードディスクやメモリを搭載し、リモートのデータを極力ローカルにキャッシュする。これにより、WAN上に流れるデータの量を減らせる。

バイト単位とオブジェクト単位

キャッシュは、オブジェクトとバイトの2種類に分かれます（図4）。オブジェクトキャッシングは、ファイルなどOS等で扱う比較的大きなデータ単位のキャッシングを指す。各拠点でユーザーに配布されるExcelファイルなどをキャッシングする場合などは、WAN経由でいちいち本社まで取得しにいかないので済むため、高い効果を得られる。その代わり、更新された場合は、最新のファイルをまるごと取得してくる必要がある。

図4　オブジェクト単位とバイト単位の2つのキャッシング

バイトキャッシングは文字通り、流れるバイト列を単位としてキャッシングする方法だ。ファイルの一部が更新された場合などは、更新された部分のみを送受信すればよいので、WANに流れるデータは減る。また、単位がバイト列なので、効果はOSやアプリケーションに依存しない。その代わり、オブジェクトレベルに比べ、CPU負荷が高い。

ファイルの先読みやプッシュ配信

キャッシングの最大の弱点は、誰かが先んじてアクセスを行なうことでローカルにキャッシュを生成しなければ、その効果が発揮できないという点だ。そこで、ユーザーからのアクセスを待つのではなく、リモートにあるファイルをWAN高速化装置側から先読みする技術が用いられる。逆に、頻繁に利用するファイルを、あらかじめ各WAN高速化装置のキャッシュに配置しておくプッシュの機能もある。

辞書学習を用いる圧縮

　キャッシングと共に、対向型で有効な技術として、圧縮が挙げられる。圧縮は、コンピュータで汎用的に用いられているデータの削減技術だ。データの冗長な部分を一定のアルゴリズムにしたがって、別の符号などに置き換え、送受信するデータ自体を削減する。一方、圧縮されたデータは、受信側で再度展開され、元のデータに復元されることになる。

　通信データの圧縮に関しては、HTTP 1.1でも規定されているほか、ルータでは「IPcomp」と呼ばれる圧縮技術が実装されている。一方、WAN高速化装置では、流れるデータを一定のブロックやバイトレベルで別の符号に置き換え、その対応表を装置間で共有する「辞書圧縮」という方法が用いられる。たとえば、WAN高速化装置間ではABCDをA、EFGHをBに置き換えるといった辞書を作っておき、共有しておけば、データは1/4に削減できるというわけだ（図5）。

図5　辞書圧縮によるデータの削除

　辞書は頻繁に利用するパターンをあらかじめ固定で登録しておく方法と、送受信されるデータのパターンを動的に学習する方法の2つがある。圧縮においては、重複するパターンをいかに効率よく辞書に登録するか、そして処理をいかに高速に行なえるようにするかが、圧縮効果を向上させる大きな鍵になる。

　最終回となる次回は最新のロードバランサーやWAN高速化の技術や製品について、見ていきたい。