アプリケーションサーバ（APサーバ）とは？特徴や役割、仕組みなどについて徹底解説！

ITシステムはそれぞれ違う役割を持つ3層の構造を持っています。普段ITシステムを利用するときに意識することは少ないですが、システム開発を外注するときなどはシステムの構造について知っておくとよいでしょう。

3層の構造とは、Webサーバ、アプリケーションサーバ、データベースです。

この記事では、ITシステムの3層構造についての詳細やアプリケーションサーバとは何か、その役割やツール類などについて詳しく解説していきましょう。

1.　アプリケーションサーバ（APサーバ）とは？

システムは、Webサーバ・アプリケーションサーバ（APサーバ）・データベースの3層構造になっています。ユーザーが操作するクライアント側に近いのがWebサーバで、次にアプリケーションサーバ、データベースと並んでいると考えてください。

それぞれで行われる処理について順番に解説していきます。

Webサーバではクライアント側に画面を送信した後、ユーザーは画面に文字を入力したりボタンを押したりといった操作を行います。操作内容がWebサーバに要求として届くと、アプリケーションサーバに要求を送信。アプリケーションサーバは必要な処理を行った後、データベースアクセスが必要な場合はデータベースに要求を送信し、データベースの検索結果などを受け取ります。

アプリケーションサーバは必要な処理を行ってWebサーバに結果を送信し、Webサーバは返ってきた結果をもとに、クライアント側に画面を送信していく流れです。

アプリケーションサーバは上記のように、Webサーバとデータベースの間に入って処理を行います。

アプリケーションサーバとWebサーバとの違い

アプリケーションサーバとWebサーバでは、サーバの配置される場所と役割が異なります。クライアント端末に近い側がWebサイド、サーバに近い側がサーバサイドです。

上記の仕組みを見てもわかるとおり、アプリケーションサーバはWebサーバとデータベースの間で処理を行います。一方、Webサーバはクライアント端末側に近く、ユーザーとアプリケーションサーバをつなぎ、主に画面表示とユーザーから情報を受け取る処理を行うという違いがあります。

2.　アプリケーションサーバの役割・機能

アプリケーションサーバの具体的な役割や機能について解説します。

データベース接続など行うコネクト機能

上記でご説明したとおり、アプリケーションサーバはWebサーバとデータベースの間にあり、データベース接続処理を行う役割を持っていました。アプリケーションサーバはデータベースに接続して、データの読み出し・書き出し・削除・変更などの処理を実行します。これらのデータ接続を行う機能を「コネクト機能」と呼びます。

トランザクション管理機能

データベースを管理する際には、データの整合性を取る必要があります。このとき必要なのが「トランザクション管理機能」で、アプリケーションサーバの機能の一つです。

例えば、在庫管理システムで在庫データベースと注文履歴データベースを管理します。1 件の注文が入った場合、以下のような処理を行います。

1. 在庫データベースから商品数を1 減らす
2. 注文履歴データベースに取引情報を1 件追加する

しかし、①と②の処理を別々に行うと、①の処理が失敗して②の処理が正常に終わった場合、2つのデータベースに矛盾が生じてしまいます。そこで、①と②の処理が両方正常に終わらなかった場合は、①の処理の前の状態に戻すロールバック処理を行います。

このように、アプリケーションサーバが管理するデータの整合性を保つ処理が、トランザクション処理です。

読み出しや書き込みの処理機能（ビジネスロジックの実装）

データベースの読み出しや書き込みなどの処理を「ビジネスロジック」と呼ぶことがありますが、このビジネスロジックをアプリケーションサーバが行います。ビジネスロジックには、以下のようなものがあります。

＜ビジネスロジックの例＞

• 認証機能：ユーザーの認証処理を管理する
• メッセージ機能：Webサーバや他システムなどとメッセージの送受信を行う
• リモート通信機能：端末同士の通信を行う

3.　アプリケーションサーバの仕組み

アプリケーションサーバについてご説明する前に、Webサーバ・アプリケーションサーバ（アプリケーションサーバ）・データベースという3層構造について詳しくご説明します。

クライアント側から見るとWebサーバ・アプリケーションサーバ・データベースの順番に配置されていることは、すでにご説明したとおりです。クライアント側に近いのがWebサイド、アプリケーションサーバとデータベース側がサーバサイドと呼ばれます。

処理は、クライアント端末⇒Webサーバ⇒アプリケーションサーバ⇒データベース⇒アプリケーションサーバ⇒Webサーバ⇒クライアント端末という順番で行われます。

ユーザーが情報を検索する場合について、処理の内容を簡単にご説明しましょう。

1. Webサーバがクライアント端末に検索画面を送信する
2. ユーザーが検索ワードを画面に入力して送信する
3. Webサーバはアプリケーションサーバに検索指示を出す
4. アプリケーションサーバはデータベースに検索指示を出す
5. データベースで検索が行われ、検索結果をアプリケーションサーバに返す
6. アプリケーションサーバは検索結果をWebサーバに返す
7. Webサーバは結果を画面に表示してクライアント端末に返す

アプリケーションサーバは上記のように、Webサーバとデータベースとの間に入って処理を行う役割を持っています。

Webサーバ

Webサーバはクライアント端末側に近い側にある、Webサイドのサーバです。ユーザーとアプリケーションサーバをつなぎ、主に画面表示とユーザーから情報を受け取る処理を行います。

Webサイド開発で使われるのは、HTML、CSSなどの画面に関する言語です。

Webアプリケーションサーバ

アプリケーションサーバはクライアント端末から遠い側にある、サーバサイドのサーバです。Webサーバとデータベースの間でさまざまな処理を行います。

サーバサイドの開発に使われることが多いのが、JavaやPHPなどのプログラミング言語です。

データベース

データベースには、顧客情報や取引情報、在庫情報などのデータが格納されています。アプリケーションサーバがデータベースを管理し、読み出しや書き出し、削除、変更などの処理を行います。

4.　Webサーバやアプリケーションサーバの構築に用いるプログラム言語とツール類

ここでは、サーバ環境を構築するプログラム言語とツール類についてご紹介しましょう。

Java

Javaでアプリケーションサーバを構築する際には、Apache TomcatやApacheが使われることが多いです。

Apache Tomcatとは、Javaサーブレットを動かすために使うソフトのことで、Javaを使ってアプリケーションサーバを構築する際に使います。WebサーバをApacheで構築し、アプリケーションサーバ側はApache Tomcatを用いて構築します。

Javaでアプリケーションサーバを構築するケースは多いので、よく目にすることになるでしょう。

Ruby on Rails

Rubyを使ってWebサーバを構築する際には、RubyのフレームワークであるRuby on Railsが非常に使いやすいです。Railsを使う際にはWebサーバとRailsを連携させるためのRackというライブラリを使います。

他にも、UnicornやPumaなどのWebサーバを利用して、サーバ構築を行うことになるでしょう。

5.　まとめ

この記事では、ITシステムの3層構造についての詳細やアプリケーションサーバとは何か、その役割やツール類などについて詳しく解説しました。

ITシステムの3層の構造は一見複雑ですが、構造を理解すればそこまで難しいものではありません。システム開発を外注する際などに知っておくと役立ちます。