Was ist ein Load Balancer? Verschiedene Verfahren zur stabilen Lastverteilung für Server

Load Balancing - Lastverteilung bei Servern
Der englische Begriff „Load Balancing“ steht im Deutschen für „Lastverteilung“. In der Informatik steht Lastverteilung für die Menge an Anfragen, die in gleicher Zeit von einem System bewältigt werden muss. Da ein Computer bzw. Server nur eine begrenzte Anzahl an Anfragen verarbeiten kann, ist in der Regel das System, beispielsweise ein Webserver, auf mehrere Server-Cluster verteilt. Diese Ansteuerung erfolgt dann über einen Load Balancer.

Dabei wird sichergestellt, dass Verbindungen, welche beispielsweise über Session-Cookies oder SSL-Zertifikate erfolgen, weiter vorhanden bleiben.

Stabilität im Cluster durch Load Balancing

Der Load Balancer gewährleistet, dass das gesamte System der Maschinen stabil bleibt und nicht überlastet wird. Besonders im E-Commerce, beispielsweise zu Stoßzeiten bei Sale-Aktionen oder im Weihnachtsgeschäft, ist das Load Balancing für ein reibungsloses Online-Geschäft extrem wichtig.

Doch nicht nur aus Gründen einer hohen Anfragelast ist die Lastverteilung wichtig. Ist eine Maschine aus technischen Gründen nicht erreichbar, sei es durch einen Defekt oder wegen der geplanten Wartung, kann die Last auf einen anderen Webserver umgeleitet werden. Das Clustern von Servern erfolgt daher in der Regel aufgrund der notwendigen Lastenverteilung, sobald mehr als 2 Server vorhanden sind.

Das gilt natürlich auch für die Cloud und vServer. Diese bieten mittels Load Balancer ebenso einen Lastenausgleich für den eingehenden Internetdatenverkehr oder den internen Datenverkehr an die virtuelle Maschine.

Load Balancing als Hardware und Software

Ein Load Balancer kann sowohl als Hardware- oder Software-Lösung existieren, sowie als eine Verbindung aus beidem. Waren vor einigen Jahrzehnten die Load Balancer in der Regel Hardwarelösungen, kommen heute überwiegend Softwarewerkzeuge zum Einsatz wie beispielsweise NGIX.

Sicherheit und redundantes System

Wie ausfallsicher der Lastverteiler gestaltet wird, hängt davon ab, welche Form des Hostings ausgewählt wurde. Handelt es sich um mehrere eigene Policys oder Partizipationen auf der gleichen physikalischen Maschine oder ist es ein Cluster aus mehreren dedizierten Servern.

Kommt es zum Ausfall eines Load Balancers springt ein redundantes System ein. Es ist unbedingt notwendig ein zweites System mit den gleichen Funktionen zu platzieren. Somit bleibt die Verfügbarkeit gewährleistet und bei der Wartung wird einfach auf den zweiten Load Balancer umgeschaltet.

Verschiedene Verfahren für Load Balancing

Grundsätzlich sind zur Anwendung der Lastverteilung verschiedene technische Verfahren möglich. Jedes Verfahren hat seine Vorteile und Nachteile. Welches Verfahren zum Einsatz kommt, richtet sich nach den individuellen Ansprüchen des jeweiligen Projekts.

Session-Verfahren

Beim „Session-Basierenden“ Verfahren die Sessions auf den unterschiedlichen Servern gezählt und es wird versucht diese möglichst gleichmäßig über die vorhandenen (Web-) Server zu verteilen. Hierbei wird allerdings nicht berücksichtigt, welche Prozesse pro Session durchgeführt werden, ob nur eine Content-Website aufgerufen wird oder ob leistungsintensive Anwendungen gestartet werden.

Darüber hinaus gibt es noch verschiedene weitere Verfahren mit ähnlichen Funktionsweisen. In der Praxis wird aber in der Regel eine Mischung aus den verschiedenen Verfahren eingesetzt, welches die höchstmögliche Verfügbarkeit des Systems gewährleistet.  Z.B. kommt häufig eine Art „Server-Verfügbarkeits-Index“ zum Tragen, der bewertet, wie ausgelastet ein Node / eine Maschine des Clusters ist, unabhängig von der Anzahl der aktuellen Verbindungen (Sessions). Somit kann der Load Balancer gezielt steuern welcher Server welche Anfrage erhält, um diese mit der höchst möglichen Performance beantworten zu können.

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