Kuormantasaus palvelinten välillä

Kuormantasaaja vastaanottaa asiakkaiden pyynnöt yhden julkisen virtuaalisen IP-osoitteen (VIP) kautta ja välittää kunkin pyynnön yhdelle taustapalvelimista. Asiakkaat ovat yhteydessä vain VIP-osoitteeseen eivätkä tiedä, kuinka monta palvelinta sen takana on. Kuormantasaaja voi olla erillinen laite tai ohjelmisto, ja myös se itsessään tehdään usein redundantiksi, jotta siitä ei muodostuisi SPOFia.

Kuormantasaajat käyttävät algoritmeja palvelimen valitsemiseen. Round robin kierrättää palvelimia järjestyksessä. Least connections valitsee palvelimen, jolla on vähiten aktiivisia istuntoja. Weighted-menetelmät suosivat tehokkaampia palvelimia. Oikean algoritmin valinta sovittaa liikenteen palvelinten kapasiteettiin ja pitää kuorman poolissa tasaisena ja tehokkaana.

Kuormantasaaja suorittaa jatkuvasti kuntotarkistuksia ja testaa jokaisen palvelimen vastaamisen. Jos palvelin ei läpäise tarkistusta, kuormantasaaja lopettaa pyyntöjen lähettämisen sille, kunnes se palautuu. Tämän ansiosta kuormantasaus toimii myös korkean käytettävyyden työkaluna: vikaantuneet palvelimet poistetaan automaattisesti kierrosta, joten käyttäjät eivät koskaan päädy toimimattomalle palvelimelle.

Joidenkin sovellusten on lähetettävä käyttäjän pyynnöt aina samalle palvelimelle, jotta esimerkiksi palvelimen muistiin tallennettu ostoskori säilyy. Istunnon pysyvyys (eli "sticky sessions") sitoo asiakkaan yhteen palvelimeen istunnon ajaksi. Ilman sitä palvelinten välillä siirtyvä käyttäjä saattaisi menettää tilansa kesken tehtävän.

Kuormantasaajat toimivat eri verkkokerroksissa. Layer 4 -kuormantasaaja jakaa liikennettä IP-osoitteen ja TCP/UDP-portin perusteella. Se on nopea, mutta ei tunne sisällön merkitystä. Layer 7 -kuormantasaaja lukee sovellustietoja, kuten HTTP-URL-osoitteita, mikä mahdollistaa älykkään reitityksen: esimerkiksi /images voidaan lähettää yhteen pooliin ja /api toiseen. Layer 7 on tehokkaampi, mutta käsittelee jokaista pyyntöä raskaammin.

Kuormantasaajat suorittavat usein SSL/TLS-kuormituksen purkamisen (terminoinnin): ne hoitavat asiakkaiden liikenteen salauksen ja purkavat liikenteen salauksen, jotta taustapalvelinten ei tarvitse tehdä sitä. Tämä vapauttaa palvelinten suorittimen sovelluksen käyttöön ja keskittää varmenteiden hallinnan kuormantasaajaan. Tämä on yleinen syy sijoittaa älykäs Layer 7 -kuormantasaaja verkkopalvelinten eteen.

Jos kaikki liikenne kulkee yhden kuormantasaajan kautta, siitä tulee yksittäinen vikapiste. Siksi kuormantasaajat otetaan käyttöön pareina, joko active-active- tai active-passive-mallilla, ja niiden välillä on vikasietoisuusjärjestely. Käytettävyyttä tarjoavan työkalun on oltava itsekin erittäin käytettävä. Redundantti kuormantasaajapari pitää koko etupään vikasietoisena.

Pilvipalveluntarjoajat tarjoavat kuormantasauksen hallittuna palveluna, joka skaalautuu automaattisesti kysynnän mukaan. Yhdistettynä automaattisesti skaalautuviin palvelinryhmiin pilvi voi lisätä ja poistaa kuormantasaajan takana olevia palvelimia kuorman perusteella ja jakaa liikenteen kulloinkin käytössä oleville palvelimille. Tämä joustava malli on merkittävä syy siihen, että pilvisovellukset selviytyvät suurista ja vaihtelevista liikennemääristä sujuvasti.

Kuormantasaus ja redundanssi toimivat yhdessä suorituskyvyn ja korkean käytettävyyden hyväksi. Redundanssi tarjoaa varakapasiteettia ja varakomponentteja, kun taas kuormantasaus hyödyntää tätä kapasiteettia aktiivisesti, jakaa työn ja ohjaa liikenteen vikaantuneiden komponenttien ohi reaaliajassa. Yhdessä ne mahdollistavat palvelun nopean toiminnan suuren kuormituksen aikana ja käytettävyyden yksittäisten palvelinten vikaantuessa. Tämä on vikasietoisen suunnittelun perusta.

Opitte kuormantasauksen perusteet. Keskeiset asiat:

• Se jakaa liikenteen palvelimille skaalautuvuuden ja käytettävyyden parantamiseksi.
• Asiakkaat käyttävät virtuaalista IP-osoitetta, ja kuormantasaaja valitsee taustapalvelimen.
• Algoritmeihin kuuluvat round robin, least connections ja weighted.
• Kuntotarkistukset poistavat vikaantuneet palvelimet; pysyvyys pitää istunnot sidottuina samaan palvelimeen.
• Layer 4 ja Layer 7 eroavat toisistaan, ja myös kuormantasaajat tehdään redundanteiksi.