ما هي ”موازنة الأحمال“؟ وكيف تعمل هذه العملية

إن غالبية المُستخدمين غافلين عن العمليات العديدة التي ينطوي عليها نَقل المُحتوى عَبر الإنترنت. يستلزم الخادم الذي يتم من خلاله الحصول على المُحتوى الذي تَصل إليه قدر كبير من المُعالجة من أجل تزويدك بالمحتوى المناسب. هذا هو المكان الذي يتم فيه تنفيذ موازنة الأحمال.

عادةً ما يواجه الموقع الإلكتروني إنخفاض في الأداء عندما يواجه زيادة في عدد الزيارات، ممّا قد يؤدي إلى تعطيل تجرُبة المُستخدم. يقوم مطوّري المواقع بتطبيق إستراتيجيات موازنة الأحمال لضمان وظائف الموقع الإلكتروني. ستستكشف هذه المقالة الأصناف والمزايا المتنوعة لموازنة التحميل، بالإضافة إلى الآليات التي تحافظ من خلالها على تفاعل المُستخدم على موقعك الإلكتروني.

ما هي موازنة الأحمال؟

موازنة الأحمال هي عمليّة توزيع حَركة مرور الشبكة الواردة بكفاءة بين مَجموعة من الخوادم البعيدة، والتي يشار إليها كذلك بإسم مَزرعة الخوادِم أو تجمع الخوادم. يتم إستخدام هذه التقنية لتحسين أداء موقعك الإلكتروني لجميع المستخدمين عن طريق تَقليل وَقت الإستجابة وزِيادة الإنتاجيّة وزِيادة سرعته بصورة عامّة.

تدمُج المواقع الإلكترونية الحَديثة هذه التقنيّة لإدارة الأحجام الكبيرة من حَركة الزيارات التي تواجهها بشكل يومي، مع إستمرار توسع التكنولوجيا، وموازنة الأحمال هي جِهاز يتم وَضعه بَين المُستخدم ومَجموعة الخوادم من أجل ضمان إستخدام جميع خوادم الموارد بشكل عادل.

أنواع موازنات التّحميل

يتوقف إستخدام كُل نَوع من أنواع موازنات التّحميل على متطلبات الشّبكة. فئتا موازنات التحميل هما كالتالي:

موازنات تحميل الأجهزة

موازن تحميل الأجهزة هو جِهاز قادر على مُعالجة كميات هائِلة من البَيانات وإعادة توجيهها بأَمان إلى مِئات الخوادِم المختلفة. يتم تخزينها في مراكز البيانات، ويُمكن إستخدام المُحاكاة الإفتراضية لإعداد العَديد من موازَنات التّحميل الرّقمية أو الإفتراضية التي يمكن إدارتها مركزيًّا.

موازَنات التّحميل البرمجية

موازنات التحميل القائمة على البرامج هي تطبيقات تدير جَميع جوانِب موازنة الأحمال. من أجل العمل كوِحدة تحكّم في تَسليم التطبيقات، فإنها تقوم بتنفيذ خوادم الصندوق الأبيض أو الأجهزة الإفتراضية عبر الإنترنت. يُمكن تَثبيتها على أي خادِم إستضافة مخصص أو إستخدامها كخدمة خارجية مُدارة بالكامل. يُمكن للمستخدمين زيادة أو تقليل حجمها حسب الضرورة وفق نشاط الشبكة، وتوفر موازنة الأحمال الإفتراضية درجة عالية من المرونة.

فوائد موازنة الأحمال

مُوازنة التّحميل هي المسؤولة عن إدارة وتوجيه حركة المرور على الإِنترنت بين خوادم التطبيقات والزوّار. وهذا يعزز تجرُبة المَوقع الإلكتروني بصورة عامّة. فيما يَلي بَعض المزايا الأساسية لموازنة التحميل لحركة مرور الشّبكة:

الأداء

تعمل موازَنات التّحميل على تحسين فعالية التطبيقات عن طريق تقليل زمن إنتقال الشبكة وتسريع أَوقات إستجابة التطبيق. فهي تعمل على تحسين فعالية تطبيقك من خلال توزيع العبء بين الخوادِم بطريقة موحدة.

علاوة على ذلك، بإستخدام هذه الطريقة، يُمكنك تقليل زَمن الإستجابة وإعادة تَوجيه طَلبات العَميل إلى خادِم أَقرب إليه جُغرافياً. وأخيراً، يتيح إستخدام موازنات التحميل إمكانية التّحقق من موثوقية وفعالية كل من موارِد الحَوسبة المادّية والإفتراضية.

الأمان

ستوفر إمكانات الأمان المدمجة في موازنات التحميل طَبقة إضافيّة من الحِماية لتطبيقات الإنترنت الخاصة بك. يمكن للمهاجم إستخدام الملايين من الإستعلامات المتزامنة لإرباك خادم التطبيق، مما يؤدي إلى فَشل الخادِم، كأداة مُفيدة لمُواجهة هَجمات الحِرمان من الخِدمة الموزّعة.

بالإضافة إلى ذلك، تتمتع موازنات التحميل بالقدرة على مُراقبة حَركة الزيارات وإزالة المَعلومات الضّارة. لديهم القدرة على إِعادة تَوجيه حَركة الزيارات الهجوميّة بشكل مستقل إلى العَديد من الخوادم الخلفية من أجل تخفيف تأثيرها. والأكثر من ذلك أن حَركة الزيارات يتِم توجيهها من خلال سلسلة من جُدران حِماية الشَبكة لتوفير حماية إضافية.

القابلية للتوسّع

تتحقق القابلية للتوسع من خِلال إرسال حَركة مُرور الشّبكة عَبر خوادِم مُتعددة من خلال إستخدام موازن التحميل في المواقع الإلكتروني أو التطبيقات. تطبيقك قادر على معالجة آلاف الطّلبات في وَقت واحد، وتمنع مُوازنة التّحميل ظهور إختناقات في حركة المرور على أيّ خادِم واحِد.

بالإضافة إلى ذلك، فإنه يُسهل التحليل التنبؤي، مما يتيح إِضافة أو إزالة الخوادم وفق حجم حركة المرور لمختلف التطبيقات. بالإضافة إلى ذلك، يتم تزويد النظام لديك بالتكرار، مما يسهل التوسع.

تَحسين وَقت التّشغيل

يصبح برنامجك غير متاح للمستخدمين بسبب فَشل الخادِم أو الصيانة، مما يطيل من فترة عدم توفر التطبيق. تعمل موازنات التحميل على تحسين قدرة أنظمتك على تحمل الأعطال من خِلال تحديد مشاكل الخادم تلقائياً وإعادة تَوجيه حَركة الزيارات العَميل إلى الخوادِم المتاحة.

تتيح موازَنة التّحميل إعادة تَوجيه حَركة زيارات الشّبكة إلى خادِم مُخصص بديل عالي الأَداء وقت الصيانة أو التحسينات. وهذا يضمن إستمرار عمل موقعك الإلكتروني بدون أي إنقطاع. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يسهل التعافي التّلقائي من الكَوارث من خلال تسهيل النّسخ الإحتياطي للمَواقع الإلكترونية.

خوارزميّات مُوازنة التحميل

خوارزمية موازنة التحميل هي مَجموعة من الإِرشادات التي يَستخدمها مُوازن التّحميل لتحديد المضيف الأنسب لكُل شَكل من أشكال طلبات العملاء. هناك فئتان أساسيتان من خوارزميّات مُوازنة التّحميل.

مُوازنة التّحميل الثابتة

لا تتأثر خوارزميّة مُوازنة التّحميل هذه بالحالة الحالية للخادم وتلتزم بإرشادات محددة مسبقاً. فيما يلي بعض الأمثلة على مُوازنة التّحميل الثابتة:

• طَريقة التدوير الدائري: يتم إبلاغ العملاء بعناوين IP للخوادم التي يتم من خلالها إرسال الطلبات. عنوان IP هو رَقم معقد وشامل يصعُب تذكّره. تستخدم تقنية Round-robin تقنية Round-robin خادم إسم موثوق، بدل من الأجهزة أو البرامج المُتخصصة، لموازنة التحميل. يتم إرجاع عَناوين IP الخاصة بكل خادِم في مَزرعة الخوادم بواسطة خادم الأسماء إما بطَريقة التدوير الدائري أو بطريقة التدوير.
• طريقة التدوير الدائري المتدرج: تسمح لك تقنية موازنة التحميل هذه بتعيين وزن مميز لكل خادم بناءً على سِعته أو أولويّته. أي خادِم له وزن أعلى من الخوادم الأخرى سوف يتلقى كمية أكبر من حركة مرور التطبيقات من خادم الإسم.
• طَريقة تَجزئة بروتوكول الإنترنت: يقوم موازن التحميل بإجراء عمليّة حِسابية رياضيّة تعرف بإسم التّجزئة على عُنوان IP الخاص بالعميل في هذه الطريقة. يتم تَحويل عُنوان IP الخاص بالعَميل إلى قيمة رقمية للتعيين على خوادم فردية بعد إجراء العملية الحسابية.

مُوازنة التّحميل الديناميكية

يَعتمد هذا الشكل من مُوازنة التّحميل على حالة الخادِم الحالية. في الواقِع، يقوم بتقييم الحالَة الحاليّة للخوادِم قبل تخصيص حَركة الزيارات. فيما يلي بَعض الأمثلة على مُوازنة التّحميل الديناميكية:

• طَريقة أقل إتصال: الإتصال هو قَناة إتصال بين العَميل والخادم. يتم إنشاء إتصال نشط بين العميل والخادم عِندما يتلقّى الخادِم أي طَلبات من العميل. يضمن موازن التحميل أن جميع الإتصالات تتطلب سعة مُعالجة متساوية لجميع الخوادم من خلال إرسال حَركة الزيارات إلى الخادم الذي لديه أقل عدد من الإتصالات النشطة في هذه الطريقة.
• طَريقة الإتصال الأَقل ترجيحاً: تمكّن طرق الإتصال الأقل ترجيحاً خوادم معينة من إدارة عدد أكبر من الإتصالات النشطة مقارنةً بخوادم أخرى. وبالتالي، من الممكن تعيين سعات أو أوزان مميزة لكل خادم. يَقوم موازن التّحميل بعد هذا بتَوجيه طَلبات العَميل الوارِدة إلى الخادِم الذي لديه أَقل عَدد من الإتصالات، كما هو محدد حسب السّعة.
• طَريقة الحد الأدنى لوقت الإستجابة: وقت الإستجابة هو المدة الزمنية اللازمة للخادم لمُعالجة الطّلبات الواردة وإنشاء إستجابة. الخوادم المثلى هي تلك التي تطبق أسلوب زمن الإستجابة الأقل، والذي يدمج بين عَدد الإتصالات النشطة وزمن استجابة الخادم. يتم تنفيذ هذا الأسلوب بواسطة موازنات الأحمال لضمان حصول جميع المستهلكين على خدمة أسرع.
• الأسلوب القائم على المَوارد: تَستخدم مُوازنات الأعباء الأسلوب القائِم على المَوارد لتَوزيع حَركة الزيارات عن طريق تحليل عبء الخادِم في أيّ لحظة معينة. تتم مراقبة ذاكرة الجهاز وإستهلاك طاقة المعالجة بواسطة برنامج مُتخصص يُعرف بإسم الوكيل، والذي يتم تثبيته على كل خادم. ثم يَقوم موازن التّحميل بتَوزيع حَركة الزيارات على الخادِم بعد التأكد مع الوكيل من تواجد موارِد مفتوحة كافية.

كيف يَعمل موازن التّحميل؟

تقوم الشّركات عادةً بنشر تَطبيقاتها عبر خوادم متعددة. مزارع الخوادِم هي تجميعات من الخوادم التي يتم تكوينها بهذه الطريقة. أولاً، يتم تَوجيه طَلب المُستخدم إلى التّطبيق عبر موازن التحميل. ثم يقوم مُوازن التّحميل بتوجيه كل طلب إلى الخادم في مَزرعة الخوادِم الأَكثر قُدرة على مُعالجته بكفاءة.

يَعمل مُوازن التّحميل كوكيل عَكسي. فهو يزود العميل بعنوان IP إفتراضي على الخادم الإفتراضي الخاص الإفتراضي لتمثيل التطبيق. يستخدم موازن التحميل الخوارزميات الخاصة به للتأكد من مثيل التطبيق على الخادم الذي يجب أن يتلقى الإتصال بَعد أن يُنشئ العميل إتصال بعُنوان IP الإفتراضي. تتم مراقبة الإتصال بعد ذلك من قبل موازِن التّحميل حتى يتِم تشغيله.

أنواع مُوازنة التّحميل

تُصنف موازنة التّحميل إلى أَربع فئات أساسية بناءً على الطريقة التي يعيد بها توجيه طَلبات العَميل.

مُوازنة تَحميل التطبيقات

تتألف التطبيقات المعاصرة المعقدة من العَديد من مَجموعات الخوادِم المُخصصة لوَظيفة تَطبيق واحد. تقوم مُوازنات تَحميل التّطبيقات بتحليل مُحتوى الطّلب، بما في ذلك رؤوس HTTP ومعرّفات جلسات SSL، لإعادة توجيه حركة المرور.

مُوازنة تَحميل الشبكة

من أجل إعادة تَوجيه حَركة الزيارات بشَكل فعّال، تستشير مُوازنات تَحميل الشّبكة عَناوين IP ومَعلومات الشّبكة الأُخرى. فهي قادِرة على تَحديد مصدر حَركة زيارات التّطبيق وتعيين عناوين IP ثابتة للعديد من الخوادم. تتم موازنة عبء الخادم من خلال مُوازنات تَحميل الشبكة، التي تنفذ إستراتيجيات موازنة التّحميل الثّابتة والديناميكية.

مُوازنة تَحميل الخادِم العالمي

يتم إشراك العديد من الخوادم المنتشرة جغرافياً في عمليّة مُوازنة تَحميل الخادِم العالمي. ستقوم موازنات التحميل المحلية بتنظيم حمل التطبيق داخل منطقة أو منطقة ما لو كانت الشركة لديها خوادِم في مواقع مراكز بيانات متعددة موجودة عبر الحُدود ومع موفّري الخدمات السحابية من جِهات خارجيّة في كافة أَنحاء العالم. وهي تحاول إِعادة تَوجيه حَركة الزيارات إلى وجهة الخادم الأقرب إلى مَوقع العَميل. في حالة فَشل الخادِم، قد تتم إعادة تَوجيه حَركة الزيارات إلى خوادِم تقع خارِج المَنطقة الجُغرافية للعميل.

مُوازنة تَحميل DNS

عندما تقوم بتنفيذ موازنة تحميل DNS، فإنك تقوم بإعداد إسم النطاق لديك لتَوزيع طَلبات الشّبكة بين موارد مُتعددة على نطاقك. يُمكن رَبط النطاق بالموقع الإلكتروني أو خادِم بريد أو خادم طباعة أو أي خِدمة أُخرى مُستندة إلى الإنترنت. توفّر موازنة تحميل نظام أسماء النطاقات ميزتين: القدرة على توزيع حركة مرور الشّبكة بين خزان موارد منتشر عالمياً والحفاظ على توافر التطبيق.

الخلاصة

تعتمد خوارزمية وشكل مُوازنة التّحميل التي سيتم إختيارها على إحتياجات تَطبيق عملك. في العصر الحالي، من الضروري في العصر الحالي تَحسين أَداء الموقع الإلكتروني وضَمان تجرُبة مُستخدم سهلة.

يمكنك تعزيز الوعي بعلامتك التجارية وزيادة المشاركة عن طريق تَوزيع حركة زيارات الشّبكة بشكل فعال بين خوادِم مُتعددة. يؤدي إستخدام موازَنات تَحميل الأَجهزة والبَرامج، بالإقتران مع مجموعة متنوعة من خوارزميّات موازنة التحميل، إلى تحسين أمان التطبيقات ضد التّهديدات الإلكترونية، وتمكين القابلية للتوسّع، وتقليل الإنقطاع.

أسئلة وأجوبة