Geschwindigkeit ist im digitalen Zeitalter maßgeblich: Ob es sich um das Laden einer Website, das Streamen von Inhalten oder das Abrufen von Informationen handelt, Nutzer:innen erwarten eine reibungslose Erfahrung ohne Verzögerungen. Hier kommt das Konzept des Load Balancing ins Spiel – eine Technik, die dazu beiträgt, die Last auf Servern zu verteilen und die Leistung von Websites und Anwendungen zu optimieren.
Was ist Load Balancing?
Load Balancing, zu Deutsch Lastverteilung, bezieht sich auf die gleichmäßige Verteilung des Netzwerkverkehrs oder der Arbeitslast über mehrere Server. Das Ziel besteht darin, die Auslastung jedes Servers zu optimieren, um eine maximale Leistung, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit zu gewährleisten. Dies ist besonders wichtig in Umgebungen mit einem hohen Datenverkehrsaufkommen, z. B. bei häufig aufgerufenen Webseiten oder Webanwendungen.
Wie funktioniert Load Balancing?
Es gibt verschiedene Arten von Load Balancing, aber im Allgemeinen funktioniert es wie folgt:
- Erkennung der Arbeitslast: Ein Load Balancer überwacht die Arbeitslast auf den verfügbaren Ressourcen, z. B. Servern, Netzwerkverbindungen oder Anwendungsinstanzen. Dies kann durch Überwachung von CPU-Auslastung, Speicherauslastung, Netzwerkverkehr oder anderen Metriken erfolgen.
- Verteilungsstrategie: Anhand verschiedener Algorithmen wählt der Load Balancer aus, wie die eingehenden Anfragen auf die verfügbaren Server verteilt werden sollen.
- Weiterleitung der Anfragen: Die Anfragen werden im Anschluss an die ausgewählten Ressourcen weitergeleitet, z. B. an verschiedene Server in einem Server Cluster oder auf verschiedene Netzwerkwege und Routen.
- Monitoring und Anpassung: Während des Betriebs überwacht der Load Balancer weiterhin die Arbeitslast und die Leistung der Ressourcen. Bei Bedarf kann er die Verteilungsstrategie dynamisch anpassen oder Ressourcen hinzufügen bzw. entfernen, um die Effizienz und die Ausfallsicherheit zu maximieren.
Warum ist Load Balancing wichtig?
Load Balancing bietet eine Reihe von Vorteilen, darunter:
- Skalierbarkeit: Durch die gleichmäßige Verteilung der Last auf mehrere Server kann eine Webseite oder Anwendung problemlos mit zunehmendem Datenaufkommen umgehen, ohne dass die Leistung beeinträchtigt wird.
- Redundanz: Im Falle eines Ausfalls eines Servers kann der Load Balancer den Datenverkehr automatisch auf andere funktionierende Server umleiten, was die Ausfallsicherheit erhöht und die Ausfallzeiten minimiert.
- Optimierte Leistung: Durch die Zuweisung von Anfragen an den am besten geeigneten Server kann Load Balancing die Antwortzeiten verbessern und eine gleichmäßige Auslastung der Ressourcen sicherstellen.
- Flexibilität: Load Balancer können auch dazu verwendet werden, bestimmte Arten von Datenverkehr zu priorisieren oder bestimmte Server für spezielle Aufgaben zu reservieren, was die Flexibilität und Effizienz des Netzwerks erhöht.
Welche Load-Balancing-Verteilungsstrategien gibt es?
Es gibt mehrere Load-Balancing-Verfahren. Welches davon am besten geeignet ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Dazu zählen die Architektur der Anwendung, die verfügbaren Ressourcen, die Anforderungen an die Leistung und Zuverlässigkeit sowie die spezifischen Anwendungsfälle. Die bekanntesten Load-Balancing-Verfahren sind:
Round Robin
Diese Methode ist eine der einfachsten und weit verbreitetsten Load-Balancing-Techniken. Sie weist Anfragen nacheinander den verfügbaren Servern zu, indem sie diese sequenziell durchläuft. Diese Methode eignet sich gut für Anwendungen, bei denen alle Server gleichartig sind und eine einfache gleichmäßige Verteilung der Last erforderlich ist. Sie wird häufig in Webserver-Clustern verwendet, um Anfragen gleichmäßig auf die verfügbaren Server zu verteilen.
Weighted Round Robin
Dieses Verfahren verläuft ähnlich wie Round Robin, jedoch mit unterschiedlichen Gewichtungen für die Server. Dies ermöglicht eine feinere Steuerung der Lastenverteilung, indem bestimmte Server bevorzugt werden können, je nach ihren Kapazitäten oder Leistungsmerkmalen. Dieses Verfahren wird häufig in Umgebungen eingesetzt, in denen einige Server leistungsfähiger sind als andere oder bestimmte Server bestimmte Arten von Anfragen besser verarbeiten können.
Least Connections
Bei dieser Methode wird die Anfrage an den Server weitergeleitet, der die geringste Anzahl aktiver Verbindungen hat. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Last auf die verfügbaren Server. Wenn die Last auf den Servern variieren kann und einige Server möglicherweise mehr Verbindungen als andere haben, ist diese Methode sinnvoll. Sie wird oft in Anwendungen eingesetzt, bei denen die Verbindungsanzahl ein guter Indikator für die aktuelle Last eines Servers ist, z. B. bei HTTP-basierten Anwendungen.
Least Response Time
Hierbei wird die Anfrage an den Server mit der geringsten durchschnittlichen Antwortzeit weitergeleitet. Dadurch wird sichergestellt, dass die Anfragen an die schnellsten Server gerichtet werden, um eine optimale Leistung zu gewährleisten. Diese Methode eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen die Antwortzeit der Server variieren kann und eine schnelle Reaktion auf Anfragen erforderlich ist. Sie wird oft in Echtzeit-Anwendungen wie Videostreaming oder Echtzeit-Spiele-Servern verwendet.
Load Balancing mit SysEleven
SysEleven stellt ihren Kund:innen verschiedene Load-Balancing-Lösungen zur Verfügung, je nachdem welche Produkte und Services genutzt werden.
Load Balancing as a Service in der SysEleven OpenStack Cloud
Neben individuellen virtuellen Load Balancern bietet unsere OpenStack Public Cloud die Möglichkeit, einen Load Balancer über den Octavia Dienst zu nutzen. Diesen leistungsstarken, redundanten Load Balancer stellen wir in doppelter Ausführung bereit, um im Falle einer Störung des aktiven Systems schnell auf das Reservesystem umschwenken zu können. Wir empfehlen diese Variante für Produktivumgebungen. Für Entwicklungs- oder Abnahmeumgebungen steht eine etwas einfachere Ausführung zur Verfügung, die im Störungsfall eine etwas höhere Wiederherstellungszeit benötigt. Wichtig ist dabei, dass die Konfiguration über die standardisierte Octavia Schnittstelle in beiden Fällen gleich abläuft, so dass die Abnahme auch für die Produktivumgebung gültig bleibt.
Mehr dazu findest Du in unserer OpenStack Dokumentation: https://docs.syseleven.de/syseleven-stack/en/reference/network/lbaas
Load Balancing mit unserer Kubernetes-Lösung MetaKube
Mit minimalem Aufwand lassen sich Kubernetes-Dienste oder auch Ingress Controller anweisen, den Octavia Dienst von OpenStack zu nutzen, um eine hohe Verfügbarkeit unter einer gleichbleibenden IP-Adresse zu erreichen. Die Ingress Controller ermöglichen durch einen zusätzlichen Load Balancer, der dem Octavia Load Balancer nachgeschaltet ist, eine verbesserte Flexibilität und präzisere Kontrolle über die Verteilung von Anfragen an nachgelagerte Dienste und Anwendungen. Mehr dazu findest Du in unserer MetaKube Dokumentation: https://docs.syseleven.de/metakube/en/documentation/network/loadbalancers
Du benötigst Unterstützung beim IT-Betrieb und dem Load Balancing, dann unterstützen wir Dich gern im 24/7-Betrieb. Mehr dazu erfährst Du hier.
Fazit
Load Balancing ist ein wesentlicher Bestandteil moderner Netzwerkarchitekturen und spielt eine entscheidende Rolle bei der Optimierung der Leistung und Zuverlässigkeit von Websites und Anwendungen.
Du hast Fragen zum Load Balancing? Melde Dich gern und nimm Kontakt auf.
