Αποκωδικοποίηση Load Balancing Primitives

Κάθε φορά που το σύστημά σας αναπτύσσεται, η επισκεψιμότητα αυξάνεται, όλο και περισσότεροι χρήστες χρησιμοποιούν τα προϊόντα σας, οι διακομιστές αρχίζουν να ανταποκρίνονται πιο αργά, ο χρόνος διακοπής λειτουργίας αναγκάζει την επιχείρησή σας να υποφέρει και μετά αρχίζετε να σκέφτεστε την κλιμάκωση.

Υπάρχουν δύο κύριες στρατηγικές για την κλιμάκωση - κάθετη και οριζόντια.

Η κατακόρυφη κλιμάκωση σκοπεύει να αυξήσει την ισχύ του συστήματος προσθέτοντας συνήθως περισσότερη CPU και RAM στους διακομιστές σας.

Αντίθετα, η οριζόντια κλιμάκωση εστιάζει στην αντιγραφή (ή την κλωνοποίηση) των διακομιστών σας στη δεξαμενή πόρων.

Περισσότερα για αυτά:

Κάθετη κλιμάκωση

Η κατακόρυφη κλιμάκωση είναι η καλύτερη επιλογή για ένα σύστημα χαμηλής επισκεψιμότητας, επειδή είναι η πιο προσιτή προσέγγιση για τον χειρισμό της ανάπτυξης χωρίς την εισαγωγή πρόσθετης πολυπλοκότητας. Δεν χρειάζεται να ενδιαφέρεστε για την ανάπτυξη στρατηγικών για μια ομάδα πόρων, την ελαστικότητα της ομάδας πόρων, την ανικανότητα του διακομιστή σας, την κατανεμημένη κρυφή μνήμη κ.λπ.

Ωστόσο, η κάθετη κλιμάκωση έχει σοβαρά μειονεκτήματα

1. Όριο υλικού, καθώς είναι αδύνατο να προστεθούν άπειρα πόροι
2. Η έλλειψη failover και πλεονασμός αυξάνει τον κίνδυνο παρατεταμένου χρόνου διακοπής λειτουργίας και απώλειας δεδομένων

Οριζόντια κλιμάκωση

Η οριζόντια κλιμάκωση εξαλείφει αυτά τα προβλήματα κλωνοποιώντας τους διακομιστές εφαρμογών σας και ενσωματώνοντας ένα στοιχείο όπως ένα Load balancer .

Ένα πρόγραμμα εξισορρόπησης φορτίου κατανέμει την κίνηση στους διακομιστές σας χρησιμοποιώντας συγκεκριμένους αλγόριθμους όπως:

1. Round-robin
2. Ζυγισμένο στρογγυλό ρολό
3. Προσεγγίσεις που βασίζονται σε κατακερματισμό IP
4. Ελάχιστη μέθοδος σύνδεσης
5. Ελάχιστη σταθμισμένη μέθοδος σύνδεσης
6. Μέθοδος ελάχιστης απόκρισης και πολλές άλλες.

Ωστόσο, έχει πολλά μειονεκτήματα:

1. Οι διακομιστές πρέπει να είναι ανιθαγενείς
2. Οι συνεδρίες πρέπει να συνεχίζονται σε ένα κεντρικό χώρο αποθήκευσης δεδομένων
3. Πιο περίπλοκο ανάπτυξη στρατηγικών μπορεί να απαιτηθεί
4. Ένα σύστημα εξισορρόπησης φορτίου μπορεί να αποτελέσει εμπόδιο απόδοσης εάν δεν έχει ρυθμιστεί σωστά και οι πόροι δεν επαρκούν
5. Εισάγει πρόσθετη πολυπλοκότητα στο σύστημα και αποτελεί ένα πιθανό ενιαίο σημείο αποτυχίας, το οποίο απαιτεί την εφαρμογή στρατηγικών failover

L4 / L7 Εξισορροπητές φορτίου

Για να επικοινωνούν δύο συσκευές στο Διαδίκτυο μεταξύ τους, τα υποκείμενα συστήματα πρέπει να ακολουθούν συγκεκριμένα πρωτόκολλα. Όλοι άκουσαν για το μοντέλο OSI, το οποίο περιγράφει επτά επίπεδα που χρησιμοποιούν τα συστήματα υπολογιστών για να επικοινωνούν μέσω ενός δικτύου. Αν και το σύγχρονο Διαδίκτυο βασίζεται σε ένα απλούστερο μοντέλο στοίβας πρωτοκόλλου TCP/IP, το μοντέλο OSI χρησιμοποιείται ευρέως, καθώς βοηθά στην οπτικοποίηση και την επικοινωνία του τρόπου λειτουργίας των δικτύων και βοηθά στην απομόνωση και την αντιμετώπιση προβλημάτων δικτύωσης.

Οι περισσότερες βιομηχανικές λύσεις εξισορρόπησης φορτίου χρησιμοποιούν τους όρους L4 και L7 όπου το L4 αναφέρεται στο επίπεδο μεταφοράς στο μοντέλο OSI και το L7 αναφέρεται στο επίπεδο εφαρμογής.

Το πρόγραμμα εξισορρόπησης φορτίου L4 εξακολουθεί να είναι L2/L3, καθώς χρησιμοποιεί δεδομένα από τα κάτω επίπεδα, όπως τη διεύθυνση IP και τον αριθμό θύρας.

Κύρια πλεονεκτήματα του L4 load balancer

• Είναι πιο ασφαλές και αποδοτικό, καθώς το περιεχόμενο δεδομένων δεν λαμβάνεται υπόψη για τη λήψη αποφάσεων δρομολόγησης

• Η ίδια σύνδεση TCP ισχύει μεταξύ πελάτη και διακομιστή, η οποία βοηθά στην αποφυγή της υπέρβασης του ορίου των διαθέσιμων συνδέσεων TCP σε έναν εξισορροπητή φορτίου

  
  

Κύρια μειονεκτήματα του εξισορροπητή φορτίου L4

• Η έξυπνη δρομολόγηση είναι αδύνατη καθώς το περιεχόμενο δεν αποκρυπτογραφείται
• Το κρατικό πρωτόκολλο φέρνει πρόσθετη πολυπλοκότητα
• Χαρτογράφηση μεταξύ δημόσιων και ιδιωτικών διευθύνσεων
• Δεν υπάρχει προσωρινή αποθήκευση, καθώς το περιεχόμενο δεν είναι διαθέσιμο σε αυτό το επίπεδο
• Δεν είναι δυνατή η χρήση για αρχιτεκτονική μικροϋπηρεσιών, καθώς η ανακατεύθυνση επισκεψιμότητας δεν είναι διαθέσιμη με βάση τη διαδρομή url

Από την άλλη πλευρά, ο εξισορροπητής φορτίου L7 λειτουργεί στο επίπεδο εφαρμογής στο μοντέλο OSI

Κύρια πλεονεκτήματα του L7 load balancer

• Οι έξυπνες αποφάσεις μπορούν να ληφθούν με βάση τη διαδρομή URL, τις κεφαλίδες, το περιεχόμενο

• Προσωρινή αποθήκευση

  
  

Κύρια μειονεκτήματα του εξισορροπητή φορτίου L7

• Πρόσθετη επιβάρυνση λόγω της διατήρησης δύο συνδέσεων TCP, μία μεταξύ πελάτη και εξισορροπητή φορτίου και η δεύτερη μεταξύ του εξισορροπητή φορτίου και διακομιστή. Επίσης, πρέπει να ληφθεί υπόψη το όριο σύνδεσης TCP του εξισορροπητή φορτίου
• Λιγότερο ασφαλές, καθώς ο εξισορροπητής φορτίου πρέπει να γνωρίζει πιστοποιητικά για να μπορεί να αποκρυπτογραφεί δεδομένα και να λαμβάνει αποφάσεις δρομολόγησης

Σύναψη

Ο εξισορροπητής φορτίου είναι ένα ζωτικής σημασίας στοιχείο όταν εφαρμόζεται οριζόντια κλιμάκωση για τη διαχείριση συστημάτων υψηλής κυκλοφορίας. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι εξισορροπητών φορτίου L4 και L7.

1. Ο εξισορροπητής φορτίου L4 είναι πολύ πιο ασφαλής και αποδοτικός λόγω των περιορισμών στη λήψη έξυπνων αποφάσεων

2. Ο εξισορροπητής φορτίου L7 λειτουργεί με τρόπο που παρέχει έξυπνες αποφάσεις δρομολόγησης λόγω του κόστους απόδοσης και ασφάλειας

   
   

Η επιλογή του κατάλληλου τύπου εξαρτάται από τις απαιτήσεις του συστήματος και θα πρέπει να εξετάζεται προσεκτικά με μια λογική ισορροπία μεταξύ της εφαρμογής των αρχών ασφαλείας και της εξάλειψης των σημείων συμφόρησης απόδοσης.