Wat is Load Balancing? Hoe Load Balancing werkt

Wanneer inhoud over het internet wordt gebracht, zijn er verschillende processen bij betrokken waar de meeste gebruikers zich niet bewust van zijn. De inhoud die je opent komt van een server, die veel bewerkingen moet uitvoeren om de juiste inhoud bij jou af te leveren. Hier komt load balancing om de hoek kijken!

Als een website meer verkeer krijgt dan normaal, wordt hij trager, wat de gebruikerservaring kan verstoren. Om de website in de lucht te houden, maken webontwikkelaars gebruik van load balancing-technieken. In dit artikel bespreken we de verschillende soorten en voordelen van load balancing en hoe het werkt om je site betrokken te houden bij gebruikers.

Wat is Load Balancing?

Het proces van het effectief verdelen van inkomend netwerkverkeer over een verzameling backend servers, ook wel een serverfarm of serverpool genoemd, wordt load balancing genoemd. De methode wordt gebruikt om alles voor elke eindgebruiker te versnellen door de reactietijd te verlagen, de doorvoer te verhogen en in het algemeen de snelheid van je website te verhogen.

Met het steeds toenemende gebruik van technologie integreren moderne websites deze techniek omdat ze dagelijks te maken hebben met grote hoeveelheden verkeer. Om te garanderen dat alle bronservers gelijk worden gebruikt, is een loadbalancer een apparaat dat tussen de gebruiker en de servergroep wordt geplaatst.

Soorten Load balancers

Het gebruik van elk type loadbalancer hangt af van de behoeften van het netwerk. Er zijn de volgende twee soorten loadbalancers:

Hardware Load Balancers

Een hardware loadbalancer is een hardwareapparaat dat enorme hoeveelheden gegevens veilig kan verwerken en omleiden naar honderden verschillende servers. Datacenters bevatten deze, en je kunt virtualisatie gebruiken om meerdere loadbalancers te maken die digitaal of virtueel zijn en die je centraal kunt besturen.

Software Load Balancers

Toepassingen die alle aspecten van loadbalancing afhandelen, staan bekend als softwarematige loadbalancers. Ze maken gebruik van online virtuele machines of white box servers om als application delivery controller te werken. Ze kunnen worden gebruikt als een volledig beheerde service van derden of worden geïnstalleerd op elke dedicated hostingserver. Virtuele load balancing biedt een hoge flexibiliteit en stelt gebruikers in staat om naar behoefte op- of af te schalen, afhankelijk van de netwerkactiviteit.

Voordelen van Load Balancing

Load Balancing is verantwoordelijk voor het sturen en regelen van het internetverkeer tussen de bezoekers en de applicatieservers. Dit helpt de algehele website-ervaring te verbeteren. Enkele belangrijke voordelen van load balancing van het netwerkverkeer zijn

Prestaties

Loadbalancers verbeteren de prestaties van applicaties door de responstijden van applicaties te versnellen en de netwerklatentie te verminderen. Ze verdelen de belasting gelijkmatig over servers om de prestaties van je applicatie te verbeteren.

Bovendien kun je met behulp van deze techniek latency verminderen en clientverzoeken omleiden naar een server die geografisch dichter bij hen in de buurt is. Tot slot kun je met loadbalancers de efficiëntie en betrouwbaarheid van zowel fysieke als virtuele computerbronnen controleren.

Beveiliging

Je internetapplicaties profiteren van een extra beschermingslaag dankzij de ingebouwde beveiligingsmogelijkheden van loadbalancers. Wanneer een aanvaller een applicatieserver overstelpt met miljoenen gelijktijdige verzoeken, waardoor de server uitvalt, kunnen ze worden gebruikt als een nuttig wapen om gedistribueerde denial of service aanvallen tegen te gaan.

Bovendien kunnen loadbalancers het verkeer in de gaten houden en schadelijke informatie verwijderen. Ze kunnen automatisch aanvalsverkeer omleiden naar veel backend servers om het effect te verminderen. Wat nog verbazingwekkender is, is dat het verkeer door een verzameling netwerkfirewalls wordt geleid voor verdere bescherming.

Schaalbaarheid

Websites of applicaties zijn schaalbaar door het netwerkverkeer met behulp van een loadbalancer over meerdere servers te leiden. Je applicatie kan duizenden verzoeken tegelijk aan, terwijl load balancing voorkomt dat er verkeersknelpunten ontstaan op één server.

Het helpt ook met voorspellende analyses, zodat je verschillende servers kunt toevoegen of verwijderen op basis van de behoeften van je applicatieverkeer. Bovendien krijg je redundantie voor je systeem, waardoor je gemakkelijk kunt schalen.

Verbeterde uptime

Serveruitval of onderhoud verhoogt de downtime van applicaties, waardoor je programma niet toegankelijk is voor gebruikers. Door clientverkeer om te leiden naar beschikbare servers en automatisch serverproblemen te identificeren, verbeteren loadbalancers de fouttolerantie van je systemen.

Met load balancing kun je netwerkverkeer omleiden naar een andere krachtige dedicated server terwijl een van de servers in onderhoud is of een upgrade ondergaat. Op deze manier blijft je website in de lucht zonder enige downtime. Het helpt ook bij automatisch herstel na calamiteiten om eenvoudig back-ups te maken van sites.

Algoritmen voor Load Balancing

De verzameling richtlijnen die een loadbalancer gebruikt om de optimale server te kiezen voor elk type clientverzoek is een loadbalancing algoritme. Er zijn twee hoofdtypen load-balancing algoritmen.

Statische taakverdeling

Dit type loadbalancing-algoritme volgt vaste regels en is onafhankelijk van de huidige serverstatus. Enkele voorbeelden van statische load balancing zijn:

• Round-Robin methode: IP-adressen op servers geven aan clients aan waar ze verzoeken moeten indienen. Het IP-adres is een lang, moeilijk te onthouden nummer. In plaats van gespecialiseerde hardware of software te gebruiken voor load balancing, maakt de round-robin techniek gebruik van een gezaghebbende naamserver. De naamserver retourneert de IP-adressen van elke server in het serverpark in een round-robin of turn-by-turn manier.
• Gewogen Round-Robin methode: Bij dit type load balancing kun je elke server een ander gewicht geven op basis van hun capaciteit of prioriteit. De naamserver zal meer applicatieverkeer sturen naar elke server met een hoger gewicht dan de anderen.
• IP Hash methode: Bij deze methode voert de loadbalancer een wiskundige berekening, hashing genaamd, uit op het IP-adres van de client. Na de berekening wordt het IP-adres van de client omgezet in een getal dat kan worden toegewezen aan individuele servers.

Dynamisch Load Balancing

Dit type load balancing is afhankelijk van de huidige status van de server. In feite wordt de huidige status van de servers gecontroleerd voordat het verkeer wordt verdeeld. Enkele voorbeelden van dynamische load balancing zijn:

• Minimale verbindingsmethode: Een communicatiekanaal tussen de client en de server wordt een verbinding genoemd. Wanneer een server verzoeken ontvangt van de client, maakt hij een actieve verbinding tussen hen. Bij deze methode controleert de loadbalancer de server met de minste actieve verbindingen en stuurt het verkeer naar die verbindingen, zodat alle verbindingen evenveel verwerkingskracht vragen van alle servers.
• Methode met gewogen minste verbindingen: CBepaalde servers kunnen meer actieve verbindingen beheren dan andere via de methode van de gewogen minste verbindingen. Daarom kun je elke server een ander gewicht of andere capaciteit geven. De loadbalancer routeert inkomende clientverzoeken dan naar de server met de minste verbindingen op basis van capaciteit.
• Minste reactietijd methode: De tijd die de server nodig heeft om inkomende verzoeken te verwerken en een antwoord te geven, wordt de responstijd genoemd. De optimale server is degene die de techniek met de laagste responstijd gebruikt, die de responstijd van de server en het aantal actieve verbindingen combineert. Loadbalancers gebruiken deze methode om een snellere service voor alle gebruikers te garanderen.
• Op bronnen gebaseerde methode: Loadbalancers gebruiken de resource-gebaseerde benadering om verkeer te verdelen door de serverbelasting op elk moment te onderzoeken. Elke server heeft gespecialiseerde software die een agent wordt genoemd en die controleert hoeveel geheugen en verwerkingskracht door de machine wordt gebruikt. De loadbalancer verdeelt dan het verkeer naar die server nadat hij met de agent heeft gecontroleerd of er voldoende vrije bronnen beschikbaar zijn.

Hoe werkt een Load Balancer?

Meestal draaien bedrijven hun applicaties op meerdere servers. Een serverfarm is zo’n configuratie van servers. Het verzoek van de gebruiker gaat eerst via de load balancer naar de applicatie. Elk verzoek gaat dan via de load balancer naar die ene server in het serverpark die het efficiënt kan afhandelen.

Een loadbalancer werkt als een omgekeerde proxy. Het presenteert een virtueel IP-adres op VPS om de applicatie aan de client voor te stellen. Nadat de client een verbinding tot stand heeft gebracht met het virtuele IP-adres, gebruikt de loadbalancer zijn algoritmen om te bepalen welke applicatie-instantie op de server de verbinding moet krijgen. De loadbalancer bewaakt vervolgens de verbinding totdat deze in uitvoering is.

Soorten load balancing

Load balancing heeft vier hoofdcategorieën, afhankelijk van hoe het verkeer van clientverzoeken wordt omgeleid.

Load Balancing voor applicaties

Veel server farms met talloze servers die zich bezighouden met één toepassingsfunctie maken deel uit van complexe hedendaagse toepassingen. Om verkeer om te leiden, onderzoeken applicatie load balancers de inhoud van het verzoek, zoals HTTP headers of SSL sessie ID’s.

Netwerk load balancing

Om het verkeer op de juiste manier om te leiden, zoeken netwerkloadbalancers IP-adressen en andere netwerkinformatie op. Ze kunnen de herkomst van het applicatieverkeer identificeren en veel servers voorzien van statische IP-adressen. Netwerk load balancers gebruiken statische en dynamische load balancing technieken om de serverbelasting te verdelen.

Wereldwijde server Load Balancing

Bij het proces van globale server load balancing zijn meerdere geografisch verspreide servers betrokken. Als een bedrijf servers heeft in verschillende datacenter hosts over de grenzen heen en bij externe cloud providers wereldwijd, zullen lokale loadbalancers de belasting van de applicaties binnen een zone of gebied controleren. Ze proberen het verkeer om te leiden naar een serverbestemming die dichter bij de locatie van de klant ligt. Als een server uitvalt, kunnen ze het verkeer alleen omleiden naar servers buiten het geografische gebied van de klant.

DNS Load Balancing

Je stelt je domeinnaam in om netwerkverzoeken te verdelen over verschillende bronnen op je domein als je DNS load balancing gebruikt. Een website, mailserver, printserver of andere internetgebaseerde diensten kunnen allemaal aan een domein worden gekoppeld. Het beschikbaar houden van applicaties en het verdelen van netwerkverkeer over een wereldwijd verspreide pool van bronnen zijn twee voordelen van DNS load balancing.

Conclusie

Het kiezen van het algoritme en het type load balancing hangt af van de vereisten van je bedrijfsapplicatie. Het optimaliseren van websiteprestaties en het zorgen voor een naadloze gebruikerservaring is cruciaal in deze moderne tijd.

Door het netwerkverkeer efficiënt te verdelen over meerdere servers, kun je meer betrokkenheid krijgen en je naamsbekendheid vergroten. Het gebruik van hardware en software load balancers, gekoppeld aan verschillende load balancing algoritmes, verbetert de prestaties van applicaties, verbetert de beveiliging tegen cyberbedreigingen, vergemakkelijkt schaalbaarheid en minimaliseert downtime.

FAQ