Балансировщики нагрузки для высоконагруженных систем

Балансировщики нагрузки для высоконагруженных систем

Серверы подвергаются большим нагрузкам. Во избежание выхода их из строя используется метод балансировки. Он позволяет оптимизировать эксплуатацию ресурсами, способствует увеличению продуктивности сервисов и снижает длительность обработки запросов.

Функция балансировщика в персональном компьютере заключается в недопущении перегруза систем ПК путем раздела нагрузки между дисками, процессорами и сетями. Результатом станет повышение скорости отзыва программ устройства.

Балансировка на сетевом уровне

Если интернет-каналы либо иное цифровое оборудование испытывает сверхсильное напряжение и не в состоянии его выдержать, то веб-сервер выходит из строя, приходит в негодность. Не допустить подобного падения сайтам помогает использование виртуального распределителя нагрузки.

Сигналом к тому, что web-сервер работает на грани своих возможностей, является падение скорости при переработке запросов. Игнорировать такие вещи не стоит, надлежит сразу разделить объем работы на несколько устройств.

Иногда проблему стараются решить с помощью добавления к старому маршрутизатору нового, но такая комбинация не сработает, если балансировщик не настроить на нужные параметры. В противном случае львиная доля загруженности так и останется на старом приборе, а новый будет функционировать в штатном режиме. Чтобы этого не произошло, необходимо сбалансировать нагрузку на программном уровне.

Для уравнивания напряжения существует ряд тактик:

• наращивание пропускной способности;
• модернизация и оптимизация программных алгоритмов;
• установка мощного сетевого оборудования;
• задействовать облачные серверы;
• воспользоваться кэшированием или репликацией.

Процесс уравновешивания включает присоединение нескольких серверов в единую систему – кластер. По специальному алгоритму напряжение в равных долях делится на все web-субъекты. Кластером может быть server с наименьшей загруженностью в текущий период времени или тот, что лучше подходит территориально.

Принимая в расчет алгоритм балансировщика, задачи на него возложены следующие:

• поддержание надлежащего уровня работоспособности при сверхнагрузках;
• равномерно распределять виртуальные ресурсы;
• быстро откликаться на требования юзеров;
• мониторить наполнение серверов и не допускать простаивания некоторых устройств, если другие перенапряжены.

Не менее важно – простота использования. Клиент должен ориентироваться в сроках обработки требований и способах перераспределения нагрузки.

Принципы работы балансировщика

Группирование объема заданий происходит по устойчивым алгоритмам. Популярные среди них:

• Round Robin;
• Round Robin Weight;
• Sticky;
• проксирование.

Round Robin – бюджетный алгоритм, круговой. Его суть заключается в перебирании клиентов по кругу. Запросы обрабатываются в зависимости от последовательности сервера. Используется с любым DNS маршрутизатором и протоколом. Способ не берет во внимание наполнение прокси-серверов в настоящий промежуток времени и не нуждается в привязки к другим аппаратам.

Алгоритм Round Robin Weight оценивает «вес» и потом отправляет запрос на менее занятый сервер. Он считается более гибким вариантом предыдущего.

При использовании Sticky-метода вопросы каждого IP направляются на конкретный сервер. Такой порядок действий сохраняется постоянно. В случае возникновения неполадок с закрепленным устройством запрос перенаправляется на иной server.

Проксирование – это та же балансировка. Применение данного метода подразумевает распределение задач на 2 уровнях – 4 (TCP) и 7 (HTTP). Информационные запросы от пользователя расходятся по разным маршрутам, что и определяет сходство проксирования с балансировкой.

Пользование проксированием снижает время отклика. Этому содействует кэширование ответов и делегирование запросов разным устройствам. Но есть и минусы. Этот метод потребляет много ресурсов и требует использования протоколов высоких уровней.

Виды уравнения балансировки

Существует некая схема, от места расположения в ней балансировщика зависит его функционал. Выглядит он следующим образом: бэкенд – балансировщик – клиент.

1. Размещение балансировки посередине – самое простое уравнение. Топология включает чистые и облачные программы либо работает через приборный балансировщик.
2. Если схема уравновешивания находится с краю, то достаточно интернет-подключения, чтобы его задействовать.
3. Компьютерный модуль встраивается напрямую через библиотеку. В таком случае отказ невозможен, чем не могут похвастаться предыдущие виды.

Для удобства пользования библиотечным подходом был создан прокси-сервер sidecar. Он избавляет от потребности в программном обновлении библиотеки и совершенствовании на всевозможных языках.

Особенности глобальной балансировки

Часто компании пытаются нарастить производственную мощность и сконцентрировать серверы в конкретном месте. Но у такого подхода прослеживаются существенные минусы:

• доступность уменьшается через точку отказа в одном и том же месте;
• пользователи, находящиеся территориально далеко, будут дольше ждать ответа.

Подобные сложности решаемы путем применения глобальной системы уравновешивания нагрузки.

Аббревиатурой GSLB обозначается глобальная банансировка. Что она собой представляет? Разные центры по обработке данных объединяются в единую группу. География расположения центров разная. При получении запроса от пользователя группа перенаправляет его к ближайшему и наименее загруженному серверу. Таким образом процесс обработки происходит непрерывно.

Вывод

Без балансировки нагрузки обойтись в системах распределения невозможно. Выбирать балансировщика следует, исходя из его функционала и способности выполнять определенные задачи. Гнаться за мощностью в этом случае нецелесообразно.