Cum se distribuie sarcinile de lucru ale serverului cu un echilibrator de sarcină

Utilizarea echilibrării sarcinii permite distribuirea uniformă a accesului la server între diferite resurse hardware prin intermediul unei instanțe tehnice numite Load Balancer. Acest lucru asigură viteze de acces stabile, ceea ce este esențial pentru generarea de clienți potențiali și clienți.

Ce este echilibrarea sarcinii?

Echilibrarea sarcinii este deosebit de populară în tehnologia serverelor și descrie o metodă prin care cererile sunt distribuite între diferite servere în fundal, fără ca utilizatorii să observe. Echilibratorul de sarcină utilizat în acest scop poate fi implementat ca hardware sau software. Acesta atribuie mai multe servere unui domeniu fără a provoca conflicte de adrese și este accesat în domeniul public.

Serverele web subordonate sunt denumite cu adăugările de domeniu www1, www2, www3 etc. Acest lucru permite echilibrarea încărcării pentru a face un site web disponibil sub aceeași adresă URL, chiar dacă în spatele acestuia se află mai multe servere. Acest lucru previne supraîncărcarea serverului, deoarece cererile externe sunt distribuite pe diferite mașini fizice din cadrul clusterului. Utilizatorii nu observă acest lucru, deoarece distribuirea cererilor se face pe baza unor algoritmi complecși în fundal.

Echilibrarea încărcării poate juca un rol important și în afara serverelor web, cum ar fi în cazul computerelor care funcționează cu mai multe procesoare. În astfel de cazuri, echilibratorul de încărcare asigură distribuirea uniformă a cererilor între diferitele procesoare pentru a genera o putere de calcul mai mare. Echilibratoarele de încărcare sunt solicitate și atunci când se utilizează software de tip container, cum ar fi Kubernetes. În acest caz, ele asigură distribuirea eficientă a sarcinilor de lucru între diferite poduri.

Cum funcționează echilibrarea sarcinii?

Solicitările către un server web, de exemplu sub forma vizualizărilor de pagini, rulează inițial pe echilibratorul de sarcină. Acesta preia apoi distribuția sarcinii, redirecționând încercările de acces către diferite servere. Echilibratorul de sarcină în sine poate fi implementat ca hardware sau software, dar principiul rămâne același: o solicitare ajunge la echilibratorul de sarcină și, în funcție de metoda utilizată, dispozitivul sau software-ul redirecționează datele către serverul relevant.

Baza tehnică este procedura DNS: utilizatorii accesează un site web numai prin intermediul unei adrese URL. Aceasta este convertită într-o adresă IP utilizând DNS, care apoi indică echilibratorul de sarcină. În mod ideal, acest proces trece neobservat de utilizatori.

Care sunt avantajele echilibrării echilibrate a sarcinii?

Cele trei avantaje principale ale unui echilibrator de sarcină bine implementat sunt următoarele:

• Timp de acces optimizat: Distribuirea traficului pe mai multe servere poate duce la reducerea timpului de acces, chiar și atunci când există multe solicitări simultane.
• Toleranță mai mare la erori: un echilibrator de sarcină crește toleranța la erori, deoarece traficul de la un server lent este redirecționat automat către alte servere din cluster. Dacă un server nu este disponibil, site-ul web găzduit rămâne accesibil.
• Întreținere simplificată a sistemului: Echilibrarea sarcinii sprijină în mare măsură întreținerea unui sistem de servere. Configurațiile și actualizările pot fi efectuate în timp ce serverele funcționează, fără pierderi semnificative de performanță. Echilibratorul de sarcină detectează stările de întreținere și redirecționează cererile în consecință.

Care sunt diferitele tipuri de echilibrare a sarcinii?

Modul în care sunt distribuite cererile primite depinde de alegerea algoritmului. Algoritmii populari pentru echilibrarea încărcării sunt: Round Robin, Weighted Round Robin, Least Connections și Weighted Least Connections.

Turneu rotativ

Round Robin descrie o procedură prin care cererile de server primite sunt procesate într-o coadă de către echilibratorul de sarcină și distribuite pe o serie de servere. Fiecare cerere nouă este atribuită următorului server din secvență. Drept urmare, cererile de acces pot fi distribuite uniform în clusterul de echilibrare a sarcinii. Indiferent de urgența cererii sau de gravitatea încărcării serverului, Round Robin tratează toate procesele în același mod. Echilibratoarele de sarcină care funcționează pe principiul round-robin sunt potrivite în special pentru medii în care toate instanțele au aproximativ aceleași resurse disponibile.

Sistemul rotativ ponderat

Punctele slabe ale algoritmului clasic round-robin în clusterele de servere eterogene pot fi echilibrate cu o distribuție round-robin ponderată. Cererile primite sunt distribuite ținând cont de ponderea statică a fiecărui server. Această ponderare este definită în prealabil de administrator.

Cel mai puternic server, de exemplu, poate primi valoarea „100”, în timp ce serverele mai puțin eficiente primesc valoarea „50”. Într-o astfel de configurație, serverul cu ponderea „100” ar primi două solicitări pe rundă de la echilibratorul de sarcină, în timp ce serverul cu ponderea „50” ar primi doar o singură solicitare. Round Robin ponderat ar trebui utilizat în principal în echilibrarea sarcinii atunci când serverele din cluster au resurse diferite disponibile.

Cele mai puține conexiuni

Ambele algoritme round-robin nu iau în considerare, în timpul distribuției seriale a cererilor serverului de către echilibratorul de sarcină, câte conexiuni trebuie să mențină serverele subordonate într-o anumită perioadă. Acest lucru poate duce la acumularea mai multor conexiuni pe un singur server din cluster. Acest lucru duce la supraîncărcarea serverului, chiar dacă acesta gestionează mai puține conexiuni decât altele. Algoritmul cu cele mai puține conexiuni protejează împotriva acestui fenomen. Acesta distribuie cererile pe baza conexiunilor existente ale fiecărui server– cel cu cele mai puține conexiuni active primește următoarea cerere de la echilibratorul de sarcină. Această metodă de echilibrare a sarcinii este recomandată pentru clusterele de servere omogene, în care toate computerele au resurse comparabile disponibile.

Conexiuni ponderate minime

Dacă un cluster de servere are capacități diferite, în locul algoritmului cu cele mai puține conexiuni, ar trebui utilizată echilibrarea încărcării bazată pe distribuția ponderată a conexiunilor existente. Aceasta ia în considerare atât numărul de conexiuni active ale unui server, cât și ponderarea definită de administrator. Acest lucru asigură o distribuție echilibrată a încărcării în cadrul clusterului de servere. Noile solicitări sunt atribuite automat de către echilibratorul de încărcare acelor servere al căror raport între conexiunile active și ponderarea respectivă a serverului sugerează cea mai mică încărcare curentă.

Ce probleme pot apărea atunci când se utilizează echilibrarea sarcinii?

În special în sectorul comerțului electronic, echilibrarea sarcinii se confruntă adesea cu provocări. Iată un exemplu: vizitatorii site-ului web adaugă în coșul de cumpărături articolele pe care doresc să le achiziționeze. Aceste articole rămân salvate pe durata unei sesiuni, indiferent de pagina pe care navighează utilizatorii în cadrul pieței online. Un echilibrator de sarcină tipic ar distribui cererile între diferite servere. Acest lucru înseamnă că conținutul coșului s-ar pierde.

Pentru a rezolva această problemă, sunt posibile două abordări. În primul rând, echilibratorul de sarcină poate răspunde la adresa IP a utilizatorilor. Apoi, de exemplu, cererile provenite de la aceeași adresă IP sunt întotdeauna direcționate către același server. O altă metodă ar fi citirea unui ID de sesiune din cererea însăși pentru a determina către ce server trebuie trimisă cererea.

De ce sunt atât de importante dispozitivele de echilibrare a sarcinii?

Dacă câștigați bani pe internet, afacerea dvs. nu își poate permite o întrerupere a serverului. Și dacă utilizați un singur server și acesta se blochează din cauza supraîncărcării, site-ul dvs. web nu mai este accesibil potențialilor clienți. Acest lucru duce la mai multe probleme: în primul rând, nu puteți genera venituri în timpul supraîncărcării. Serviciile nu pot fi rezervate și achizițiile nu pot fi efectuate. În plus, încrederea clienților (potențiali) scade. Este de două ori mai grav pentru utilizatorii care se confruntă cu o supraîncărcare a serverului în timpul procesului de comandă. Adesea există o mare incertitudine, iar cei afectați nu știu dacă comanda a ajuns efectiv și a fost înregistrată în sistem.

Chiar dacă nu oferiți servicii direct pe internet, site-ul dvs. web trebuie să fie accesibil în permanență. Un site web este unul dintre principalele canale de acces la informații. Dacă potențialii clienți caută online detalii despre compania dvs. și nu pot accesa site-ul dvs., este mai probabil să ia în considerare concurența. Puteți minimiza astfel de riscuri cu ajutorul unui echilibrator de sarcină.

Cum să implementați echilibrarea încărcării în afacerea dvs.

Echilibrarea încărcării poate fi implementată utilizând atât soluții hardware, cât și software pe un server virtual. Pachete complete profesionale sunt oferite de numeroși furnizori, fie ca Infrastructure-as-a-Service (IaaS), fie ca componentă de rețea pentru propria infrastructură IT.

Deoarece achiziționarea de echilibratoare de sarcină proprietare implică de obicei costuri ridicate, companiile mai mici apelează adesea la soluții open-source precum NGINX. Acesta oferă o modalitate rentabilă de a asigura o disponibilitate ridicată pentru site-ul web al companiei dvs. sau pentru alte proiecte web, prin distribuirea eficientă a sarcinii în cadrul rețelei de servere. În sectorul găzduirii web, echilibrarea sarcinii este adesea oferită și ca funcție suplimentară pentru serverele cloud.