ブログ記事「WebSocketプロキシとしてのNGINX」では、NGINXを使用してWebSocketアプリケーションサーバーをプロキシする方法について説明しました。この記事では、WebSocketを使用してリアルタイムアプリケーションを構築する際に検討すべきアーキテクチャとインフラストラクチャの課題について、必要なコンポーネントやシステムの構成方法も含めて説明します。
WebSocketでHTTPにインタラクティブ性を追加
HTTPは、常にクライアントがリクエストを開始し、バックエンドサーバーがそれに応答するという、リクエスト／レスポンス方式のWebアプリケーションに適しています。クライアントとサーバー間で、よりインタラクティブなメッセージベースのやり取りを行うWebアプリケーションには、単純なHTTPを超える仕組みが必要です。従来、HTTP上で全二重通信を再現する試みは複雑で、多くの欠点がありました。WebSocketプロトコルとWebSocket JavaScriptインターフェースを使用すると、このようなアプリケーションをはるかに簡単に構築できるほか、転送データ量とレイテンシーも削減できます。
クライアントとサーバー間で全二重のソケット接続を確立できるため、プッシュ、ポーリング、ストリーミング通信を利用するリアルタイムのイベント駆動型Webアプリケーションを開発できます。WebSocketでは、接続の確立後、クライアントとサーバーのどちらからでも通信を開始できます。これにより、オンラインゲーム、チャット、株価追跡、スポーツの試合結果のリアルタイム配信など、さまざまなWebアプリケーションを実現できます。
WebSocketのもう1つのユースケースは、WebRTCベースのアプリケーション開発です。WebRTCは、ブラウザ間通信を行うアプリケーションの作成に使用されます。通信を確立するには別途シグナリングチャネルが必要であり、その用途にはWebSocketが適しています。
WebSocketアプリケーションの技術要件
WebSocket Webアプリケーションに最低限必要なインフラストラクチャは、WebSocket JavaScriptアプリケーションを実行し、WebSocketサーバーと通信するクライアントブラウザーです。現在、主要なブラウザーの最新リリースはすべてWebSocketをサポートしていますが、クライアントがWebSocket対応ブラウザーを使用していることを確認することが重要です。WebSocketサーバーには多くの選択肢があります。以下に、さまざまな環境向けの例を示します（このリストは便宜上掲載するものであり、NGINX, Inc.が推奨するものではありません）。
WebSocketを大規模トラフィックに対応させる
単一のWebSocketサーバーを使用することも可能ですが、アプリケーションのパフォーマンスはそのサーバーの処理能力に制約されます。また、そのサーバーが単一障害点にもなります。多くのリアルタイムアプリケーションは、広く普及することを期待して開発されますが、その成長率を予測するのは困難です。リアルタイムアプリケーションの利用拡大に対応するには、インフラストラクチャに以下の機能が必要です。
- 多数の同時接続ユーザーに対応できるように拡張する
- クライアントとサーバー間の通信処理を低レイテンシで実行
- 高可用性をサポート（単一障害点がないことを意味します）
- 構成を容易に変更でき、状況の変化に適応できるようにする
これを実現するには、WebSocketサーバーとHTTPサーバー（ほとんどのWebSocketアプリケーションはHTTPも使用するため）の前段にNGINXを配置し、WebSocket対応のリバースプロキシおよびロードバランサーとして機能させます。すべてのリバースプロキシがWebSocketを直接サポートしているわけではありません。たとえば、Amazon Web Services（AWS）環境のElastic Load Balancing（ELB）などはTCPモードで実行する必要があるため、HTTPヘッダーを処理できません。この制約に対処するために、Proxy Protocolが開発されました。NGINXもこれをサポートしているため、AWSでWebSocketを完全にサポートできます。NGINXをWebSocketリバースプロキシとして使用すると、柔軟なルーティングや、NGINXでSSL接続を終端できることなど、さらなるメリットが得られます。
NGINXを使用した一般的なWebSocket構成は、次のようになります。
ここでは、さまざまなデスクトップクライアントとモバイルクライアントが、複数のHTTPサーバーとWebSocketサーバーの負荷を分散する高可用性構成の2台のNGINXサーバーに接続しています。この構成では、WebSocketサーバーまたはNGINXサーバーに障害が発生しても運用を継続でき、WebSocketサーバーも簡単に追加または削除できます。また、WebSocketサーバーへの接続方法に関するルーティングの詳細はすべてクライアントから隠蔽されるため、堅牢で拡張性の高いWebSocketアプリケーションインフラストラクチャを構築できます。リアルタイムWebアプリケーションには、Webのパフォーマンスと信頼性が不可欠です。今すぐお問い合わせください。NGINX Plusがアプリケーションのパフォーマンス、信頼性、可用性の向上にどのように役立つかをご案内します。
詳細については、以下をご覧ください。
- WebSocketプロキシとしてのNGINX
- NGINX WebSocketのパフォーマンス
- WebSocketプロキシ（nginx.org）
- NGINXとNGINX Plusの機能比較
- NGINX Plus技術仕様
著者について
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