Dekodowanie prymitywów równoważenia obciążenia

Zawsze, gdy Twój system się rozrasta, zwiększa się ruch, coraz więcej użytkowników korzysta z Twoich produktów, serwery zaczynają reagować wolniej, a przestoje pogarszają sytuację Twojego biznesu, zaczynasz myśleć o skalowaniu.

Istnieją dwie podstawowe strategie skalowania – pionowa i pozioma.

Skalowanie pionowe ma na celu zwiększenie mocy systemu, zazwyczaj poprzez dodanie do serwerów większej liczby procesorów i pamięci RAM.

Skalowanie poziome koncentruje się natomiast na duplikowaniu (lub klonowaniu) serwerów w puli zasobów.

Więcej na ten temat:

Skalowanie pionowe

Skalowanie pionowe jest najlepszą opcją dla systemu o niskim ruchu, ponieważ jest to najbardziej dostępne podejście do obsługi wzrostu bez wprowadzania dodatkowej złożoności. Nie musisz się martwić o wdrażanie strategii dla grupy zasobów, elastyczność puli zasobów, bezstanowość serwera, rozproszoną pamięć podręczną itd.

Jednakże skalowanie pionowe ma poważne wady

1. Ograniczenie sprzętowe, ponieważ nie można dodawać zasobów w nieskończoność
2. Brak funkcji failover i redundancji zwiększa ryzyko długotrwałego przestoju i utraty danych

Skalowanie poziome

Skalowanie poziome eliminuje te problemy poprzez klonowanie serwerów aplikacji i osadzanie komponentu, takiego jak moduł równoważenia obciążenia .

Moduł równoważenia obciążenia rozdziela ruch na serwerach, wykorzystując określone algorytmy, takie jak:

1. Każdy z każdym
2. Ważony każdy z każdym
3. Podejścia oparte na haszu IP
4. Metoda najmniejszego połączenia
5. Metoda połączenia o najmniejszej wadze
6. Metoda najmniejszej odpowiedzi i wiele innych.

Ma jednak kilka wad:

1. Serwery muszą być bezstanowe
2. Sesje muszą być przechowywane w scentralizowanym magazynie danych
3. Bardziej skomplikowane wdrażanie strategii może być wymagane
4. Moduł równoważenia obciążenia może stać się wąskim gardłem wydajności, jeśli jest nieprawidłowo skonfigurowany i zasoby są niewystarczające
5. Wprowadza dodatkową złożoność do systemu i stanowi potencjalny pojedynczy punkt awarii, co wymaga zastosowania strategii przełączania awaryjnego

Moduły równoważenia obciążenia L4/L7

Aby dwa urządzenia w Internecie mogły się ze sobą komunikować, systemy bazowe muszą przestrzegać określonych protokołów. Każdy słyszał o modelu OSI, który opisuje siedem warstw, których systemy komputerowe używają do komunikacji w sieci. Chociaż współczesny Internet opiera się na prostszym modelu stosu protokołów TCP/IP, model OSI jest szeroko stosowany, ponieważ pomaga wizualizować i komunikować, jak działają sieci, a także pomaga izolować i rozwiązywać problemy sieciowe.

Większość rozwiązań równoważenia obciążenia w branży posługuje się terminami L4 i L7, gdzie L4 odnosi się do warstwy transportowej w modelu OSI, a L7 do warstwy aplikacji.

Moduł równoważenia obciążenia L4 jest nadal modułem L2/L3, ponieważ używa danych z dolnych warstw, takich jak adres IP i numer portu.

Główne zalety modułu równoważenia obciążenia L4

• Rozwiązanie to jest bezpieczniejsze i wydajniejsze, ponieważ przy podejmowaniu decyzji o routingu nie jest uwzględniana zawartość danych

• To samo połączenie TCP obowiązuje pomiędzy klientem a serwerem, co pomaga zapobiegać przekroczeniu limitu dostępnych połączeń TCP na module równoważenia obciążenia

  
  

Główne wady modułu równoważenia obciążenia L4

• Inteligentne kierowanie jest niemożliwe, ponieważ zawartość nie jest odszyfrowywana
• Protokół stanowy wprowadza dodatkową złożoność
• Mapowanie pomiędzy adresami publicznymi i prywatnymi
• Brak buforowania, ponieważ zawartość jest niedostępna na tym poziomie
• Nie można używać w architekturze mikrousług, ponieważ przekierowanie ruchu nie jest dostępne na podstawie ścieżki URL

Z drugiej strony moduł równoważenia obciążenia L7 działa na poziomie aplikacji w modelu OSI

Główne zalety modułu równoważenia obciążenia L7

• Można podejmować mądre decyzje na podstawie ścieżki URL, nagłówków i treści

• Buforowanie

  
  

Główne wady modułu równoważenia obciążenia L7

• Dodatkowe obciążenie wynikające z utrzymywania dwóch połączeń TCP, jednego między klientem a modułem równoważenia obciążenia, drugiego między modułem równoważenia obciążenia a serwerem. Należy również wziąć pod uwagę limit połączenia TCP modułu równoważenia obciążenia
• Mniej bezpieczne, ponieważ moduł równoważenia obciążenia musi znać certyfikaty, aby móc odszyfrować dane i podejmować decyzje dotyczące routingu

Wniosek

Load balancer jest kluczowym elementem, gdy skalowanie poziome jest stosowane do obsługi systemów o dużym ruchu. Istnieją dwa główne typy load balancerów L4 i L7.

1. Moduł równoważenia obciążenia L4 jest znacznie bezpieczniejszy i wydajniejszy ze względu na ograniczenia związane z podejmowaniem inteligentnych decyzji

2. Moduł równoważenia obciążenia L7 działa w sposób umożliwiający inteligentne podejmowanie decyzji dotyczących routingu ze względu na koszty wydajności i bezpieczeństwa

   
   

Wybór odpowiedniego typu zależy od wymagań systemowych i należy go starannie rozważyć, zachowując równowagę między stosowaniem zasad bezpieczeństwa a eliminowaniem wąskich gardeł wydajnościowych.