Lastausgleichsstrategien und -techniken, die Sie kennen müssen, um die Netzwerkeffizienz zu verbessern

Lastenausgleich zustandslos vs. zustandsbehaftet

Zustandsloser Lastausgleich

Stateless Load Balancing ist ein Ansatz, bei dem der Load Balancer keine Informationen über den Sitzungsstatus des Benutzers speichert. Jede eingehende Anforderung wird unabhängig voneinander behandelt, unabhängig von vorherigen Anforderungen desselben Benutzers. Einige der Vor- und Nachteile von Load Balancing Stateless sind:

Vorteile:

• Einfachheit: Die Implementierung ist einfacher, da der Sitzungsstatus nicht nachverfolgt werden muss.
  • Skalierbarkeit: Es ist einfacher zu skalieren, da jede Anforderung unabhängig behandelt wird.
  • Fehlertoleranz: Wenn ein Load Balancer ausfällt, können Anfragen einfach an einen anderen Load Balancer weitergeleitet werden,  ohne dass sich dies auf die Sitzung des Benutzers auswirkt.

Nachteile:

• Sitzungskonsistenz: Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Konsistenz von Benutzersitzungen, was für Anwendungen wichtig ist, die kontinuierliche Sitzungsdaten erfordern.
  • Sitzungsverwaltung: Erfordert zusätzliche Techniken zum Verwalten von Benutzersitzungen, z. B. das Speichern von Sitzungen auf einem Server oder die Verwendung von Cookies.

Lastenausgleich zustandsbehaftet

Load Balancing Stateful ist ein Ansatz, bei dem ein Load Balancer Informationen über den Sitzungsstatus des Benutzers speichert. Alle Anforderungen desselben Benutzers werden an denselben Server weitergeleitet, um die Sitzungskonsistenz zu gewährleisten. Einige der Vor- und Nachteile von Load Balancing Stateful sind:

Vorteile:

• Sitzungskonsistenz: Stellt sicher, dass Anfragen vom selben Benutzer immer an denselben Server weitergeleitet werden, wobei konsistente Sitzungsdaten erhalten bleiben.
  • Benutzererfahrung: Verbessern Sie die Benutzererfahrung, indem Sie kontinuierliche und konsistente Sitzungen aufrechterhalten.

Nachteile:

• Komplexität: Implementierungen sind komplexer, da sie eine Nachverfolgung und Speicherung des Sitzungszustands erfordern.
  • Eingeschränkte Skalierbarkeit: Aufgrund der Abhängigkeit vom Sitzungsstatus ist die Skalierung schwieriger.
  • Fehlertoleranz: Wenn der Load Balancer oder der Server, der den Sitzungsstatus speichert, ausfällt, kann die Sitzung des Benutzers unterbrochen werden oder verloren gehen.

Techniken zum Lastausgleich

In diesem Abschnitt werden wir einige häufig verwendete Lastausgleichstechniken besprechen, zusammen mit ihrer Funktionsweise, Vor- und Nachteilen und Beispielen für ihre Anwendung.

1. Rundenturnier

Round Robin ist die einfachste  Methode des Lastenausgleichs. Bei dieser Technik werden Anfragen nacheinander an alle verfügbaren Server verteilt, ohne andere Faktoren wie die aktuelle Serverauslastung oder die Antwortzeit des Servers zu berücksichtigen.

So funktioniert’s:

1. Der Load Balancer erhält eine Anforderung vom Client.
2. Der Load Balancer wählt den nächsten Server in der Liste in der richtigen Reihenfolge aus.
3. Der Load Balancer sendet eine Anfrage an den ausgewählten Server.
4. Der Server verarbeitet die Anforderung und sendet die Antwort an den Client.

Überschuss:

• Einfach und leicht zu implementieren.
• Fair für alle Server.

Mangel:

• Die aktuelle Serverauslastung oder die Antwortzeit des Servers werden nicht berücksichtigt.
• Ein schwächerer Server kann überlastet werden, wenn andere, stärkere Server vorhanden sind.

Anwendungsbeispiel:

• Websites mit statischem und vorhersehbarem Traffic.
• Einfache Webanwendung mit einer ausgewogenen Arbeitslast zwischen den Servern.

2. Geringste Verbindungen

Die Option „Kleinste Verbindungen“ ist eine Lastausgleichstechnik , bei der der Server mit der geringsten Anzahl von Verbindungen ausgewählt wird, um neue Anforderungen zu verarbeiten. Diese Technik zielt darauf ab, die Arbeitslast gleichmäßig zu verteilen und eine Überlastung eines bestimmten Servers zu vermeiden.

So funktioniert’s:

1. Der Load Balancer erhält eine Anforderung vom Client.
2. Der Load Balancer wählt den Server mit der geringsten Anzahl von Verbindungen aus.
3. Der Load Balancer sendet eine Anfrage an den ausgewählten Server.
4. Der Server verarbeitet die Anforderung und sendet die Antwort an den Client.

Überschuss:

• Verteilen Sie Arbeitslasten gleichmäßig auf die Server.
• Vermeiden Sie die Überlastung bestimmter Server.

Mangel:

• Ein Server, der gerade viele Anforderungen abgeschlossen hat, verfügt möglicherweise immer noch über weniger Ressourcen als andere Server, obwohl er über weniger Verbindungen verfügt.
• Berücksichtigt nicht die Antwortzeit des Servers.

Anwendungsbeispiel:

• Webanwendungen mit dynamischen und unvorhersehbaren Workloads.
• Anwendungen, die empfindlich auf Reaktionszeiten reagieren, z. B. VoIP-Anwendungen oder Online-Spiele.