Was ist Loadbalancing?

Was ist Loadbalancing?

Die Technologie des Loadbalancing (Lastenverteilung) wurde entwickelt, um die Workloads zwischen verschiedenen Servern oder Anwendungen aufzuteilen. Das Ziel: Optimierung der Gesamtleistung, Effizienz und Kapazität der Infrastruktur.

Loadbalancer von OVHcloud

Loadbalancer: Definition

Seit zehn Jahren nimmt der Online-Traffic exponentiell zu. Die Internetnutzer stellen immer höhere Ansprüche an die Zugriffsgeschwindigkeit und die Sicherheit. Die Webserver werden daher stark beansprucht. Vor diesem Hintergrund wurde eine Strategie zur Optimierung von Workloads entwickelt: Loadbalancing. Eine Gruppe von Servern (ein Cluster) federt dabei Trafficspitzen ab. Bei Notfällen verursacht durch Störungen lassen sich hiermit ebenfalls Lösungen umsetzen. Hier kommt der Loadbalancer (Lastverteiler) zum Einsatz. Er verteilt Workloads auf die Server, um ihre Kapazitäten optimal zu nutzen. Wenn Ihre Website auf unseren Servern mit einem Loadbalancer gehostet wird, ist sie weniger anfällig für Verzögerungen oder Dienstunterbrechungen.

In einer dedizierten Infrastruktur, ob physisch oder virtuell, muss ein Loadbalancer installiert sein. Bei einer physischen Plattform fungiert ein Server als Loadbalancer. Dies geht mit erheblichen Investitionen einher. Loadbalancing-Software lässt sich dagegen auf einer virtuellen Maschine (VM) installieren. In diesem Fall erfüllt diese VM die Funktion eines Application Delivery Controller (ADC), auch Anwendungsauslieferungskontroller genannt. Die virtuelle Version des Loadbalancers ist flexibler. Der Nutzer hat die Möglichkeit, die Last automatisch je nach zu erwartendem Traffic zu skalieren.

In beiden Szenarien ermittelt der Loadbalancer in Echtzeit, welcher Server einer Anfrage am besten entsprechen kann, damit der Cluster ein stabiles Leistungsniveau beibehält. Fällt eine Maschine aus, so überträgt der Loadbalancer die Workloads auf einen anderen Server.

Wenn ein Nutzer eine Website laden möchte, schaltet sich der Loadbalancer zwischen ihn und den Server. Er analysiert dann, welche Maschine für diese Anfrage am besten geeignet ist, und leitet sie dorthin. Je nach Anforderung und Workload fügt er auch Server hinzu oder entfernt sie.

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Wie funktioniert ein Load Balancer?

Die Lastenverteilung erfolgt durch einen Algorithmus, der auf dem DNS (Domain Name System) basiert. Per URL greift der Nutzer auf Websites zu. Die URL ist mit einer IP-Adresse verbunden. Sie kontaktiert den Loadbalancer, der die Anfrage an den Server weiterleitet. Je nach Art des verwendeten Algorithmus erfolgt dann die Aufteilung. Die vier bekanntesten Algorithmen sind: Round Robin, Weighted Round Robin, Least Connections und Weighted Least Connections.

 

Round Robin

Bei dieser Methode reihen sich eingehende Anfragen in eine Warteschlange ein. Der Loadbalancer verwaltet sie dann dergestalt, dass er sie auf die Server des Clusters verteilt. Eine nach der anderen werden die Anfragen zugewiesen, je nach der Verfügbarkeit der Maschinen. Round Robin berücksichtigt weder die Dringlichkeit der Anfrage noch die Belastung für den jeweiligen Server. Dieser Algorithmus ist daher für Umgebungen ausgelegt, in denen die Server über gleiche Ressourcen verfügen. Wenn in einer Infrastruktur die Ressourcen jedoch nicht gleich verteilt sind, weist er möglicherweise weniger leistungsfähigen Maschinen zu große Lasten zu. Die Folge kann eine Überlastung sein.

Dies ist die klassische Methode. Sie dient als Modell für weitere Algorithmen.

 

Weighted Round Robin

Im Gegensatz zum klassischen Round Robin-Algorithmus nimmt diese Methode eine gewichtete Verteilung vor. Jedem Server wird je nach Kapazität und Leistung ein Wert zugewiesen. Zum Beispiel wird der leistungsstärkste Server mit einer 10 bewertet, der schwächste mit einer 1. Der Loadbalancer verteilt dann eine größere Last auf die leistungsfähigere Maschine. Diese Methode ist daher für eine Umgebung besser geeignet, deren Server mit unterschiedlichen Ressourcen ausgestattet sind: Die Arbeit wird je nach Kapazitäten optimiert.

 

Least Connections

Die beiden bereits genannten Methoden berücksichtigen nicht, wie viele Verbindungen die Server eines Clusters verwalten müssen, wenn der Loadbalancer die Aufgaben verteilt. Mehrere Verbindungen können sich also auf einem Server ansammeln und zu einer Überlastung führen. Least Connections löst dieses Problem. Hier werden auch die bereits auf dem Webserver gestellten Anfragen bei der Aufgabenverteilung berücksichtigt. Kommt eine neue Anfrage hinzu, weist der Loadbalancer sie der Maschine mit den wenigsten Anfragen zu. Dieser Algorithmus berücksichtigt indes nicht die technischen Kapazitäten der Server. Er ist daher besser für Umgebungen mit an Ressourcen identischen Servern geeignet.

 

Weighted Least Connections

Dieser Algorithmus ergänzt den Algorithmus „Least Connections“. In einer Infrastruktur mit unterschiedlich leistungsstarken Servern berücksichtigt er die Anzahl der Anfragen für jede Maschine, sowie die Bewertung der Maschinen durch den Administrator. Wie bei Weighted Round Robin erhält auch hier der leistungsstärkste Server die höchste Bewertung. Die Anfragen werden so durchgängig optimal in einem Cluster verteilt: Jede neue Anfrage wird dem Server zugewiesen, bei dem das Verhältnis zwischen den aktiven Verbindungen und der Bewertung seiner Ressourcen die geringste Auslastung ergibt.

Vorteile und Bedeutung des Loadbalancers

Der wichtigste Vorteil eines Loadbalancers: Nutzeranfragen werden auf einer Webseite schneller beantwortet. Optimierte Workloads für die Server verringern das Risiko von Ausfällen aufgrund von Überlastung. Ist eine Maschine nicht verfügbar, werden die Nutzer auf einen anderen Server weitergeleitet. So haben sie immer Zugriff auf die Seiten. Ihren Nutzern gewährleisten Sie also dank konstanter Servicequalität ein optimales Erlebnis: flexibles Hosting, Hochverfügbarkeit, Skalierbarkeit und vieles mehr. OVHcloud begrenzt außerdem weder Ihre Bandbreite noch Ihren monatlichen Traffic.

Besonders für E-Commerce eignet sich der Loadbalancer hervorragend: Die starken Schwankungen des Traffics führen manchmal zu Überlastungen. Halten Sie die Funktionen auf Ihren Seiten stabil aufrecht, pflegen Sie Ihr Image online und treten Sie Ihren Kunden gegenüber als verlässlicher Partner auf. Ganz konkret: keine verlorenen Einkaufswagen oder unterbrochene Zahlungsvorgänge.