エンジニアなら知っておきたいサーバーの基本

サーバーやネットワークについて勉強したのでざっくりと基本を説明します。
知らなくてもコードは書けますが、知っておくとエラーが起きた時の対応が早くなったり、コードを書く以外の部分で役に立つと思います。

1. Webアプリケーションが動く流れ

ブラウザにURL（https://example.com）を入力してから画面が表示されるまで、以下のプロセスが高速で行われています。

DNSによる名前解決

コンピューターはドメイン名（example.com など）のままでは通信相手を特定できません。まず、ドメインからIPアドレスを返す専用のサーバー（DNSサーバー）に問い合わせ、ドメインに対応するIPアドレスを取得します。

例: example.com → 104.18.27.120

HTTPリクエストとレスポンス

IPアドレスが判明すると、ブラウザ（クライアント）は取得したIPアドレスをもとにサーバーへ「このページ（データ）をください」というHTTPリクエストを送ります。

これに対し、サーバーは要求されたHTML、画像、JavaScriptなどのデータをHTTPレスポンスとして返します。
返されたデータを画面に表示することでWebサイトを表示することができます。

2. サーバーの正体

「サーバー」という言葉は抽象的に聞こえますが、その正体は実体のあるコンピューターです。

物理的な構成はPCと同じ

サーバーも、私たちが普段使うPCと同様に CPU・メモリ・ストレージ（SSD/HDD） を備えています。

高耐久・高信頼性: 24時間365日稼働し続けるため、ファン（冷却装置）の強化や、電源やディスクが壊れても動く「冗長化」が施されています。
OS: デスクトップ用OSではなく、サーバー専用のWindows Serverや、安定性に優れたLinuxが主流です。

3. IPアドレスとポート番号

サーバーに正しくアクセスするためには、「どのコンピューターの」「どの窓口」に繋ぐかを指定する必要があります。

IPアドレス：ネットワーク上の住所

IPアドレスは、ネットワーク上のホスト（コンピューター）を一意に識別するための番号です。

パブリック（グローバル）IPアドレス: インターネット上で世界中の誰とでも通信できる、一意の公的なアドレス。
プライベートIPアドレス: 社内LANやクラウドの仮想ネットワーク（VPC）など、特定の閉じた範囲内で使われるアドレス。

ポート番号：プログラムごとの窓口

1台のサーバー内では複数のプログラム（Webサーバー、DBサーバー、メールサーバー等）が動いています。IPアドレスでサーバーまで辿り着いた通信を、サーバー内の特定のアプリケーションに振り分けるための「窓口番号」がポート番号です。

ポート番号は固定のものと変動するものがあり、0〜1023番はウェルノウンポートとして主要なサービスに割り当てられています。

80: HTTP（暗号化なしのWeb閲覧）
443: HTTPS（暗号化ありのWeb閲覧）
22: SSH（サーバーの遠隔操作用）

4. localhost について

開発中、自分の手元のコンピューター（ローカル環境）でWebアプリケーションを動かし、ブラウザで動作確認をすることがよくあります。このときに使われるのが localhost（ローカルホスト）です。

通常、通信はネットワークを介して外のサーバーへ向かいますが、localhostを指定すると、通信は外に出ることなく自分のコンピューター内で完結します。これは『ループバック』と呼ばれ、自分自身を指す特別なIPアドレス（127.0.0.1）が使われます。

ローカルで実行したWebアプリケーションは、http://localhost:3000 もしくは 127.0.0.1:3000 にアクセスすることで表示することができます。

5. Azure App Service について

セクション2で「サーバーの正体はコンピューターである」と説明しましたが、現代の開発では、物理的なサーバーを自分たちで用意・管理しないケースが増えています。その代表例が、Microsoft Azureが提供する Azure App Serviceです。

Azure App Service は PaaS（Platform as a Service） と呼ばれる形態のサービスです。AzureがOSやハードウェアの管理、セキュリティパッチの適用などを代行してくれるため、エンジニアはコードを書くことに集中できます。また、アクセス急増時に自動で処理能力を増やす『オートスケール』 などの運用も容易になります。

自分で作成したWebアプリケーションをサーバー上で動かすことで、ローカル内だけでなく、外のネットワークやデバイスからもアクセスすることができるようになります。

従来は物理サーバー（オンプレミス）で運用していましたが、最近ではAzureなどのサービスを利用してWebアプリケーションを動かすことが一般的となってきました。

まとめ

今回はWebアプリケーションがどのようにして稼働しているのか、どのようにしてユーザーのもとに表示しているのかをざっくりと説明しました。