Bilanciamento del carico

Che cos'è il bilanciamento del carico?

Il bilanciamento del carico è il processo di distribuzione uniforme del traffico di rete su più server per evitare di sovraccaricarli. I professionisti dei server, come i responsabili IT e gli amministratori di rete, utilizzano il bilanciamento del carico sui server aziendali per garantire un flusso di lavoro regolare e monitorare quali server vengono utilizzati e con quale frequenza.

Il bilanciamento del carico nel networking non riguarda solo i server aziendali. Gli strumenti di bilanciamento del carico aiutano i siti web popolari a distribuire il traffico in entrata per garantire un corretto funzionamento.

Trascurare di fare ciò causa tempi di inattività del sito web, e più un sito web è non disponibile, più visitatori vengono allontanati. Se il sito web mira a effettuare vendite, i clienti vengono persi solo perché la rete non è bilanciata adeguatamente per supportare il traffico.

Le aziende utilizzano software di bilanciamento del carico per automatizzare come le risorse e il traffico vengono distribuiti tra siti web, applicazioni e server. Queste soluzioni consentono alle aziende di monitorare il traffico di rete, distribuire le risorse secondo necessità, regolare i carichi di lavoro per compensare il traffico e utilizzare servizi di backup in caso di guasto o inattività del server.

Software Bilanciamento del carico

Software che menzionano bilanciamento del carico come caratteristica o termine.

HAProxy

Progress Kemp LoadMaster

Azure Application Gateway

NetScaler

F5 NGINX

F5 BIG-IP Local Traffic Manager (LTM)

Tipi di bilanciamento del carico

Esistono sette tipi di bilanciatori di carico. Tutti sono utili per distribuire efficacemente il traffico, e le aziende possono combinare diversi tipi in base alle loro esigenze.

1. Un network load balancer (NLB) è il bilanciatore di carico più comune e conosciuto che si concentra semplicemente sulla distribuzione uniforme del traffico di rete tra un gruppo di server.
2. Un application load balancer (ALB) distribuisce il traffico di rete in base a variabili esistenti. Utilizza l'automazione per prendere decisioni di bilanciamento del carico con consapevolezza degli elementi di contenuto.
3. Un global server load balancer (GSLB) aiuta a distribuire il traffico tra server globali. Questo migliora le prestazioni affidandosi a server che sono geograficamente più vicini.
4. Un hardware load balancer device (HLD) è un dispositivo fisico, in loco, che distribuisce il traffico di rete.
5. Un software load balancer (SLB) utilizza un'installazione software virtuale per bilanciare il traffico di rete. Questi possono essere venduti commercialmente o applicati tramite un sistema open-source.
6. Un virtual load balancer (VLB) combina i due bilanciatori di carico precedenti eseguendo applicazioni hardware su una macchina virtuale.
7. Un gateway load balancer (GLB) si concentra sugli elementi di sicurezza gestendo firewall e sistemi di prevenzione delle intrusioni. Bilancia il carico creando un unico punto di ingresso e uscita per distribuire il traffico.

Algoritmi di bilanciamento del carico

Esistono due tipi significativi di algoritmi di bilanciamento del carico: statici e dinamici. Non esiste un algoritmo o un metodo giusto o sbagliato per il bilanciamento dei server. Esiste semplicemente il modo migliore per affrontarlo a seconda delle necessità e delle capacità di un'azienda e del suo sistema di server.

Algoritmo di bilanciamento del carico statico

Nel bilanciamento del carico statico, il traffico viene distribuito su diversi server senza tenere conto dello stato di quei server durante il processo. Come viene distribuito il traffico è determinato da ciò che si sa sull'intero sistema di server.

È un algoritmo più semplice da implementare e mantenere, anche se potrebbe non essere considerato dettagliato nei suoi metodi di bilanciamento.

Esistono sei diversi tipi di algoritmi di bilanciamento del carico statico:

• Round-robin ruota come il traffico viene distribuito ai server.
• Weighted round-robin ruota la distribuzione del traffico tenendo conto di caratteristiche specifiche.
• Source IP hash converte le fonti di traffico e gli indirizzi IP in un hash assegnato a un particolare server.
• Randomized static distribuisce casualmente il traffico tra i server.
• Central manager distribuisce il traffico utilizzando un nodo centrale che sceglie il processore con il minor traffico attuale.
• Threshold assegna il traffico in entrata ai server più nuovi disponibili.

Algoritmo di bilanciamento del carico dinamico

Con il bilanciamento del carico dinamico, lo stato attuale dei server viene considerato mentre il traffico viene distribuito. Questo metodo aiuta il traffico a muoversi più efficacemente fornendo un corso d'azione più robusto con più informazioni a supporto del modo in cui bilancia.

A differenza dell'algoritmo statico, il dinamico non è così semplice da implementare e può richiedere molto tempo e sforzo per essere progettato e installato.

Esistono quattro diversi tipi di algoritmi di bilanciamento del carico dinamico:

• Least connection identifica quali server hanno attualmente il minor numero di connessioni e distribuisce il traffico a quelli secondo necessità.
• Weighted least connection consente agli utenti di assegnare pesi a diversi server. Questo individua quante connessioni un server può gestire e, quindi, come vengono bilanciate.
• Weighted response time determina la velocità del tempo di risposta di un server. Gli utenti possono scegliere di pesare questi server a un tasso in cui possono gestire più connessioni perché rispondono più velocemente di altri.
• Resource-based (adaptive) si basa sulle risorse disponibili all'interno di un server in un momento specifico. Di solito, un programma informatico viene installato sul sistema per tracciare queste informazioni. Il carico di rete viene bilanciato a seconda di quale server è più preparato a gestire il traffico in entrata.

Vantaggi del bilanciamento del carico

Ci sono molti vantaggi nell'implementare una tecnica di bilanciamento del carico in un sistema di server esistente. Una volta che le aziende scelgono l'algoritmo o il metodo corretto per il loro ambiente, possono raccogliere i benefici.

• Prestazioni migliorate. Più il traffico di rete è bilanciato, minore è la possibilità di creare colli di bottiglia da server esistenti sovraccaricati. Quando il bilanciamento del carico è fatto bene, le prestazioni ottimali sono garantite.
• Affidabilità garantita. L'obiettivo principale del bilanciamento del carico è garantire che i tempi di inattività del server siano minimi e misurare l'obiettivo del tempo di recupero (RTO). Quando c'è un piano di backup per il piano di backup, è molto meno probabile che si verifichino problemi.
• Esperienza utente migliorata. Quando le aziende investono nell'affidabilità dei loro server, gli utenti sono lasciati con un'esperienza più fluida e piacevole.
• Flessibilità aumentata. Può essere comune per le aziende voler cambiare elementi del loro sistema di networking senza interrompere i servizi. Creare un solido sistema di bilanciamento del carico può consentire di spegnere server specifici per la manutenzione mentre gli altri si occupano del carico e mantengono le operazioni in corso senza problemi.
• Strati di sicurezza aggiunti. Le aziende dovrebbero pensare ai loro server come ai loro scudi. Più ce ne sono, più è difficile violarli. Il bilanciamento del carico crea essenzialmente un esercito di server forti e capaci per fermare gli attacchi in tempo per mettere in atto misure di sicurezza per fermarli.
• Tempi di inattività prevedibili. Alcuni metodi di bilanciamento del carico possono effettivamente aiutare le aziende a prevedere in anticipo istanze di inattività o errori. Le aziende possono utilizzare queste informazioni per affrontare quei problemi e bilanciare il traffico come necessario prima che il problema diventi un'emergenza.

Best practice per il bilanciamento del carico

Ci sono alcuni suggerimenti e trucchi che le aziende dovrebbero tenere a mente mentre decidono di implementare il bilanciamento del carico e mentre mantengono e gestiscono il processo.

• Determinare le esigenze a lungo termine. I benefici del bilanciamento del carico potrebbero richiedere del tempo per concretizzarsi. Per scegliere il metodo di bilanciamento corretto per un'azienda specifica, è importante identificare le esigenze di rete a lungo termine. Questo aiuterà anche a evitare di dover cambiare le cose in seguito.
• Prevedere il carico potenziale. Non è sempre facile, ma le aziende dovrebbero cercare di prevedere quanto traffico di rete si aspettano di incorrere. Questa ipotesi informata aiuta a scegliere un algoritmo che possa bilanciare efficacemente il loro traffico.
• Creare un budget. Che un'azienda scelga un metodo di bilanciamento del carico basato su software o hardware, devono prendere alcune decisioni di acquisto. Il monitoraggio del budget per il progetto dovrebbe essere organizzato in anticipo per prepararsi a quei costi.
• Tenere a mente la manutenzione. Il bilanciamento del carico non è finito una volta che i processi sono stati implementati. Ogni tipo di bilanciamento del carico richiede una manutenzione e una gestione costanti. Le aziende dovrebbero tenere questo a mente mentre pianificano il budget e allocano il carico di lavoro in modo che i materiali di bilanciamento del carico siano mantenuti.

Bilanciamento del carico hardware vs. bilanciamento del carico software

Come menzionato in precedenza, il bilanciamento del carico hardware e il bilanciamento del carico software sono entrambi scelte valide per costruire un sistema di bilanciamento del carico. Tuttavia, differiscono in ciò che possono offrire a un'azienda.

Il bilanciamento del carico hardware utilizza un bilanciatore di carico fisico che è tenuto in loco. Agisce come intermediario tra il traffico in entrata e i server aziendali.

Di solito, le aziende implementano regole personalizzate sull'hardware per ottimizzare la distribuzione del traffico. Poiché i bilanciatori di carico hardware sono di natura fisica, richiedono molta attenzione per l'implementazione e la manutenzione. Alcune aziende potrebbero avere problemi con i dispositivi di bilanciamento del carico hardware mentre tentano di scalare e far crescere la loro base di server.

Il bilanciamento del carico software utilizza un bilanciatore di carico digitale che vive in un ambiente virtuale. Questi software possono essere installati direttamente sui server esistenti o esternalizzati.

Come qualsiasi altro bilanciatore di carico, mira a distribuire il traffico di rete. Poiché i bilanciatori di carico software funzionano digitalmente, possono espandersi per migliorare la scalabilità secondo necessità. Alcune aziende potrebbero avere problemi con quanto possa essere costoso costruire e gestire il software.