Úvod
Moderní webové stránky a aplikace generují velký provoz a obsluhují mnoho požadavků klientů současně. Vyrovnávání zátěže pomáhá splnit tyto požadavky a udržuje odezvu webu a aplikace rychlou a spolehlivou.
V tomto článku se dozvíte, co je to vyvažování zátěže, jak funguje a jaké různé typy vyvažování zátěže existují.
Definice vyrovnávání zátěže
Vyrovnávání zátěže distribuuje vysoký síťový provoz na více serverech, což organizacím umožňuje horizontální škálování, aby vyhověly velkému zatížení. Vyrovnávání zátěže směruje požadavky klientů na dostupné servery, aby rovnoměrně rozložilo pracovní zátěž a zlepšilo odezvu aplikací, čímž se zvyšuje dostupnost webových stránek.
Vyrovnávání zátěže se vztahuje na vrstvy 4–7 v sedmivrstvém Open System Interconnection (OSI ) Modelka. Jeho schopnosti jsou:
- L4. Směrování provozu na základě síťových dat a protokolů transportní vrstvy, např. IP adresy a TCP portu.
- L7 . Přidává přepínání obsahu k vyrovnávání zatížení, což umožňuje rozhodování o směrování v závislosti na charakteristikách, jako je hlavička HTTP, jednotný identifikátor zdroje, ID relace SSL a data formuláře HTML.
- GSLB. Global Server Load Balancing rozšiřuje možnosti L4 a L7 na servery v různých lokalitách.
Proč je vyvažování zátěže důležité?
Vyrovnávání zátěže je nezbytné pro udržení toku informací mezi serverem a uživatelskými zařízeními používanými k přístupu na web (např. počítače, tablety, chytré telefony).
Existuje několik výhod vyrovnávání zátěže:
- Spolehlivost. Web nebo aplikace musí poskytovat dobré uživatelské prostředí, i když je návštěvnost vysoká. Nástroje pro vyrovnávání zátěže zvládají špičky provozu tím, že efektivně přesouvají data, optimalizují využití zdrojů pro poskytování aplikací a zabraňují přetížení serveru. Výkon webu tak zůstane vysoký a uživatelé spokojeni.
- Dostupnost. Vyvažování zátěže je důležité, protože zahrnuje pravidelné kontroly stavu mezi nástrojem pro vyrovnávání zatížení a hostitelskými stroji, aby bylo zajištěno, že přijímají požadavky. Pokud je jeden z hostitelských počítačů mimo provoz, nástroj pro vyrovnávání zatížení přesměruje požadavek na jiná dostupná zařízení.
Nástroj pro vyrovnávání zatížení také odstraňuje vadné servery z bazénu, dokud nebude problém vyřešen. Některé nástroje pro vyrovnávání zátěže dokonce vytvářejí nové virtualizované aplikační servery, aby uspokojily zvýšený počet požadavků.
- Zabezpečení. Vyvažování zátěže se stává požadavkem ve většině moderních aplikací, zejména s přidanými bezpečnostními funkcemi, jak se cloud computing vyvíjí. Funkce vyrovnávání zatížení funkce off-loading chrání před útoky DDoS přesunem útočného provozu na poskytovatele veřejného cloudu namísto podnikového serveru.
- Predictive Insight. Vyrovnávání zátěže zahrnuje analýzy, které dokážou předvídat úzká místa provozu a umožnit organizacím jim předcházet. Prediktivní statistiky zvyšují automatizaci a pomáhají organizacím rozhodovat se do budoucna.
Jak funguje vyrovnávání zátěže?
Mezi aplikačními servery a uživateli na internetu jsou umístěny vyrovnávače zátěže. Jakmile nástroj pro vyrovnávání zátěže obdrží požadavek, určí, který server ve fondu je dostupný, a poté požadavek přesměruje na tento server.
Směrováním požadavků na dostupné servery nebo servery s nižším pracovním zatížením, vyrovnávání zátěže snižuje tlak na namáhané servery a zajišťuje vysokou dostupnost a spolehlivost.
Nástroje pro vyrovnávání zatížení dynamicky přidávají nebo ruší servery v případě vysoké nebo nízké poptávky. Tímto způsobem poskytuje flexibilitu při přizpůsobování se poptávce.
Vyrovnávání zátěže také poskytuje převzetí služeb při selhání kromě zvýšení výkonu. Nástroj pro vyrovnávání zátěže přesměruje pracovní zátěž z neúspěšného serveru na záložní, čímž zmírní dopad na koncové uživatele.
Typy vyrovnávání zátěže
Load balancery se liší typem úložiště, složitostí balancéru a funkčností. Různé typy vyvažovačů zátěže jsou vysvětleny níže.
Hardwarové
Hardwarový nástroj pro vyrovnávání zatížení je vyhrazený hardware s proprietárním softwarem nainstalováno. Dokáže zpracovat velké množství provozu z různých typů aplikací.
Hardwarové nástroje pro vyrovnávání zatížení obsahují vestavěné možnosti virtualizace, které umožňují více instancí nástroje pro vyrovnávání zatížení virtuálního zatížení na stejném zařízení.
Softwarové
Softwarový nástroj pro vyrovnávání zatížení běží na virtuálních počítačích nebo serverech white box, obvykle začleněných do ADC (řadiče doručování aplikací). Virtuální vyrovnávání zátěže nabízí ve srovnání s fyzickým lepší flexibilitu.
Softwarové nástroje pro vyrovnávání zatížení běží na běžných hypervizorech, kontejnerech nebo jako linuxové procesy se zanedbatelnou režií na holém kovovém serveru.
Virtuální
Virtuální nástroj pro vyrovnávání zátěže nasazuje proprietární software pro vyrovnávání zátěže z vyhrazeného zařízení na virtuálním počítači a kombinuje dva výše uvedené typy. Virtuální nástroje pro vyrovnávání zátěže však nemohou překonat architektonické výzvy omezené škálovatelnosti a automatizace.
Cloudový
Cloudové vyvažování zátěže využívá cloudovou infrastrukturu. Některé příklady cloudového vyvažování zátěže jsou:
- Vyrovnávání zatížení sítě . Vyrovnávání zátěže sítě se opírá o vrstvu 4 a využívá informace o síťové vrstvě k určení, kam se má posílat síťový provoz. Vyrovnávání zátěže sítě je nejrychlejší řešení pro vyrovnávání zátěže, ale chybí mu vyvážení rozložení provozu mezi servery.
- Vyrovnávání zátěže HTTP(S) . Vyvažování zátěže HTTP(S) se opírá o vrstvu 7. Je to jeden z nejflexibilnějších typů vyvažování zátěže, který správcům umožňuje rozhodovat o distribuci provozu na základě jakýchkoli informací, které přicházejí s adresou HTTP.
- Interní vyrovnávání zátěže . Interní vyvažování zátěže je téměř totožné s vyvažováním zátěže sítě, kromě toho, že dokáže vyvážit distribuci v interní infrastruktuře.
Algoritmy vyvažování zátěže
Různé algoritmy vyvažování zátěže nabízejí různé výhody a složitost v závislosti na případu použití. Nejběžnější algoritmy pro vyrovnávání zátěže jsou:
Round Robin
Distribuuje požadavky postupně na první dostupný server a po dokončení přesune tento server na konec fronty. Algoritmus Round Robin se používá pro skupiny stejných serverů, ale nebere v úvahu zátěž, která již na serveru existuje.
Nejmenší počet připojení
Algoritmus nejméně připojení zahrnuje odeslání nového požadavku na nejméně vytížený server . Nejmenší metoda připojení se používá, když je ve fondu serverů mnoho nerovnoměrně rozmístěných trvalých připojení.
Nejmenší doba odezvy
Vyrovnávání zátěže s nejmenší dobou odezvy distribuuje požadavky na server s nejmenším počtem aktivních připojení a nejrychlejší průměrnou odezvou čas na žádost o sledování zdravotního stavu. Rychlost odezvy udává, jak je server zatížen.
Hash
Algoritmus hash určuje, kam distribuovat požadavky na základě určeného klíče , jako je adresa IP klienta, číslo portu nebo adresa URL požadavku. Metoda hash se používá pro aplikace, které se spoléhají na uživatelsky specifické uložené informace, například košíky na webových stránkách elektronického obchodu.
Vlastní zatížení
Algoritmus Custom Load směruje požadavky na jednotlivé servery prostřednictvím SNMP (Simple Network Management Protocol). Administrátor definuje zatížení serveru, které má nástroj pro vyrovnávání zatížení vzít v úvahu při směrování dotazu (např. využití CPU a paměti a doba odezvy).
