Load Balancing Algorithmen und Techniken

 

Wie verteilt ein Load Balancer den Client-Datenverkehr auf die Server?

Die Methode, die verwendet wird, um eingehende Client-Anfragen auf eine Server-Farm zu verteilen, die sich hinter Load Master befindet, wird oft als Load Balancing "Algorithmus" und manchmal als Load Balancing "Typ" bezeichnet. Load Master unterstützt eine Vielzahl von Techniken, die vom einfachen Round-Robin-Load Balancing bis hin zum adaptiven Load Balancing reichen, das auf die von der Serverfarm abgerufenen Statusinformationen reagiert.

Der Algorithmus, den Sie in einem LoadMaster Service verwenden, hängt von der Art des gehosteten Dienstes oder der Anwendung ab, sowie vom Leistungs- und Kapazitätsprofil der Server hinter LoadMaster, die die Anwendung oder den Dienst hosten.

LoadMaster's Loadbalancing-Methoden werden im Folgenden beschrieben, zusammen mit einigen Hinweisen zu geeigneten Anwendungsszenarien.

 

Load Balancing-Techniken:

Round-Robin-Load-Balancing-Verfahren

Round-Robin-Load-Balancing ist der einfachste und am häufigsten verwendete Algorithmus für das Load Balancing. Die Client-Anfragen werden in einfacher Rotation auf die Anwendungsserver verteilt. Wenn Sie beispielsweise drei Anwendungsserver haben: Die erste Client-Anfrage wird an den ersten Anwendungsserver in der Liste gesendet, die zweite Client-Anfrage an den zweiten Anwendungsserver, die dritte Client-Anfrage an den dritten Anwendungsserver, die vierte an den ersten Anwendungsserver und so weiter.

 

Der Load Balancing-Algorithmus für den URL-Hash ähnelt dem Source-IP-Hashing, mit dem Unterschied, dass der erstellte Hash auf dem URL in der Client-Anfrage basiert. Dadurch wird sichergestellt, dass Client-Anfragen an eine bestimmte URL immer an denselben Back-End-Server gesendet werden.

Gewichtete Round Robin Load Balancing Methode

Der gewichtete Round-Robin-Algorithmus ähnelt dem Load Balancing-Algorithmus mit dem Zusatz, dass er die eingehenden Client-Anfragen entsprechend der relativen Kapazität der einzelnen Server auf die Serverfarm verteilt. Er eignet sich am besten für die Verteilung eingehender Client-Anfragen auf eine Reihe von Servern mit unterschiedlichen Kapazitäten oder verfügbaren Ressourcen. Der Administrator weist jedem Anwendungsserver anhand von Kriterien seiner Wahl eine Gewichtung zu, die die relative Fähigkeit jedes Servers in der Farm zur Verarbeitung des Datenverkehrs angibt.

Wenn zum Beispiel Anwendungsserver Nr. 1 doppelt so leistungsfähig ist wie Anwendungsserver Nr. 2 (und Anwendungsserver Nr. 3), erhält Anwendungsserver Nr. 1 eine höhere Gewichtung, während Anwendungsserver Nr. 2 und Nr. 3 die gleiche, niedrigere Gewichtung erhalten. Bei fünf (5) aufeinander folgenden Client-Anfragen gehen die ersten beiden (2) an Anwendungsserver Nr. 1, die dritte (3) an Anwendungsserver Nr. 2 und die vierte (4) an Anwendungsserver Nr. 3. Die fünfte (5) Anfrage würde dann an den Anwendungsserver Nr. 1 gehen und so weiter.

 

Methode des Load Balancing für die geringste Verbindung

Der Load Balancing-Algorithmus "Least Connection" (geringste Verbingun) ist ein dynamischer Load Balancing-Algorithmus, bei dem Client-Anfragen an den Anwendungsserver mit der geringsten Anzahl aktiver Verbindungen zum Zeitpunkt des Eingangs der Client-Anfrage verteilt werden. In Fällen, in denen Anwendungsserver ähnliche Spezifikationen haben, kann ein Server aufgrund länger bestehender Verbindungen überlastet sein; dieser Algorithmus berücksichtigt die aktive Verbindungslast. Diese Technik eignet sich am besten für eingehende Anfragen mit unterschiedlichen Verbindungszeiten und einer Reihe von Servern, die in Bezug auf die Verarbeitungsleistung und die verfügbaren Ressourcen relativ ähnlich sind.

Methode des Load Balancing nach der gewichteten geringsten Verbindung

Die Methode der gewichteten geringsten Verbindung baut auf dem Load Balancing-Algorithmus für die geringste Verbindung auf, um die unterschiedlichen Eigenschaften der Anwendungsserver zu berücksichtigen. Der Administrator weist jedem Anwendungsserver ein Gewicht zu, das auf der relativen Verarbeitungsleistung und den verfügbaren Ressourcen jedes Servers in der Farm basiert. Der LoadMaster trifft Load Balancing-Entscheidungen auf Basis der aktiven Verbindungen und der zugewiesenen Servergewichte (z.B. wenn es zwei Server mit der geringsten Anzahl von Verbindungen gibt, wird der Server mit dem höchsten Gewicht gewählt).

Ressourcenbasierte (adaptive) Load Balancing-Methode

Das ressourcenbasierte (oder adaptive) Load Balancing trifft Entscheidungen auf der Grundlage von Statusindikatoren, die LoadMaster von den Back-End-Servern abruft. Der Statusindikator wird von einem benutzerdefinierten Programm (einem "Agenten") bestimmt, das auf jedem Server läuft. LoadMaster fragt jeden Server regelmäßig nach diesen Statusinformationen ab und stellt dann das dynamische Gewicht des realen Servers entsprechend ein.

Auf diese Weise führt die Load Balancing Methode im Wesentlichen einen detaillierten "Gesundheitscheck" des realen Servers durch. Diese Methode eignet sich für alle Situationen, in denen detaillierte Informationen über den Zustand der einzelnen Server erforderlich sind, um Entscheidungen über das Load Balancing zu treffen. Diese Methode eignet sich beispielsweise für jede Anwendung, bei der die Arbeitslast variiert und detaillierte Informationen über die Leistung und den Status der Anwendung erforderlich sind, um den Zustand des Servers zu beurteilen. Diese Methode kann auch verwendet werden, um über die Load Balancing-Methode eine anwendungsspezifische Zustandsprüfung für Layer-4-Dienste (UDP) durchzuführen.

 

Ressourcenbasierte (SDN Adaptive) Load Balancing Methode

SDN adaptive ist ein Load Balancing-Algorithmus, der Wissen aus den Schichten 2, 3, 4 und 7 sowie Input von einem SDN-Controller kombiniert, um optimierte Entscheidungen zur Lastverteilung zu treffen. Auf diese Weise können Informationen über den Status der Server, den Status der darauf ausgeführten Anwendungen, den Zustand der Netzwerkinfrastruktur und den Grad der Überlastung des Netzwerks in die Entscheidungsfindung für das Load Balancing einfließen. Diese Methode eignet sich für Bereitstellungen, die einen SDN-Controller umfassen.

Load Balancing-Methode mit fester Gewichtung

Bei der festen Gewichtung handelt es sich um einen Load Balancing-Algorithmus, bei dem der Administrator jedem Anwendungsserver auf der Grundlage von Kriterien seiner Wahl eine Gewichtung zuweist, um die relative Fähigkeit der einzelnen Server in der Serverfarm zur Verkehrsabwicklung darzustellen. Der Anwendungsserver mit der höchsten Gewichtung erhält den gesamten Datenverkehr. Fällt der Anwendungsserver mit der höchsten Gewichtung aus, wird der gesamte Datenverkehr an den nächsthöher gewichteten Anwendungsserver weitergeleitet. Diese Methode eignet sich für Arbeitslasten, bei denen ein einzelner Server in der Lage ist, alle erwarteten eingehenden Anfragen zu bearbeiten, wobei ein oder mehrere "Hot Spare"-Server zur Verfügung stehen, um die Last zu übernehmen, falls der derzeit aktive Server ausfällt.

Methode des Load Balancing mit gewichteter Reaktionszeit

Der Load Balancing-Algorithmus mit gewichteter Antwortzeit verwendet zur Berechnung einer Servergewichtung die Antwortzeit des Anwendungsservers. Der Anwendungsserver, der am schnellsten antwortet, erhält die nächste Anfrage. Dieser Algorithmus eignet sich für Szenarien, bei denen die Antwortzeit der Anwendung im Vordergrund steht.

Source IP Hash Load Balancing Methode

Beim Load Balancing-Algorithmus mit Quell-IP-Hash wird aus den Quell- und Ziel-IP-Adressen der Client-Anfrage ein eindeutiger Hash-Schlüssel erzeugt, mit dem der Client einem bestimmten Server zugewiesen wird. Da der Schlüssel bei einer Unterbrechung der Sitzung neu generiert werden kann, wird die Client-Anfrage an denselben Server weitergeleitet, den sie zuvor verwendet hat. Diese Methode ist am besten geeignet, wenn es wichtig ist, dass ein Client bei jeder weiteren Verbindung immer zum selben Server zurückkehrt.

Methode für das Load Balancing mit URL-Hash

Der URL-Hash-Lastenausgleichsalgorithmus ähnelt dem Quell-IP-Hashing, mit der Ausnahme, dass der erstellte Hash auf der URL in der Clientanforderung basiert. Dadurch wird sichergestellt, dass Clientanforderungen an eine bestimmte URL immer an denselben Back-End-Server gesendet werden.

 

 

 

Kemp LoadMaster Web User Interface (WUI) Demo

Sehen Sie sich die Web-Benutzeroberfläche (WUI) des Kemp LoadMaster für die Einrichtung und Konfiguration eines Kemp Load Balancers an.