Répartir la charge entre les serveurs

L'équilibrage de charge répartit le trafic entrant entre plusieurs serveurs afin qu'aucun serveur ne soit surchargé. Au lieu de ralentir sur un serveur très sollicité, le travail est partagé entre plusieurs serveurs, ce qui améliore les performances et la fiabilité. Un appareil ou un service appelé équilibreur de charge se place devant les serveurs et distribue les requêtes entre eux, donnant l'impression que le groupe de serveurs est un seul service rapide.

L’équilibrage de charge offre deux avantages majeurs : la scalabilité et la disponibilité. Ajouter davantage de serveurs derrière l’équilibreur augmente la capacité à gérer la croissance. Si un serveur tombe en panne, l’équilibreur cesse simplement de lui envoyer du trafic, ce qui permet de continuer à servir les utilisateurs. Il transforme ainsi un serveur unique et fragile en un ensemble résilient et extensible.

Un équilibreur de charge reçoit les requêtes des clients sur une seule adresse IP virtuelle (VIP) en frontal, puis transmet chacune d’elles à l’un des serveurs principaux. Les clients ne communiquent qu’avec la VIP et ignorent combien de serveurs se trouvent derrière. L’équilibreur peut être un équipement matériel dédié ou un logiciel. Il est lui-même souvent redondant afin d’éviter de devenir un SPOF.

Les équilibreurs utilisent des algorithmes pour choisir un serveur. La méthode à tour de rôle passe successivement d’un serveur au suivant. La méthode du nombre minimal de connexions sélectionne le serveur qui possède le moins de sessions actives. Les méthodes pondérées favorisent les serveurs les plus puissants. Choisir le bon algorithme permet d’adapter le trafic à la capacité des serveurs et de maintenir une charge équilibrée et efficace dans l’ensemble.

Un équilibreur de charge effectue constamment des vérifications d’état en interrogeant chaque serveur pour confirmer qu’il répond. Si un serveur échoue à cette vérification, l’équilibreur cesse de lui envoyer des requêtes jusqu’à ce qu’il fonctionne à nouveau. C’est ce qui fait aussi de l’équilibrage de charge un outil de haute disponibilité : les serveurs défaillants sont automatiquement retirés de la rotation, afin que les utilisateurs n’atteignent jamais un serveur hors service.

Certaines applications doivent continuer à envoyer les requêtes d’un utilisateur au même serveur, par exemple pour conserver un panier d’achat stocké dans la mémoire de ce serveur. La persistance des sessions (ou « sessions affinitaires ») associe un client à un serveur pendant toute la durée de sa session. Sans cette persistance, un utilisateur passant d’un serveur à l’autre risque de perdre son état en cours de tâche.

Les équilibreurs fonctionnent à différentes couches. Un équilibreur de couche 4 répartit le trafic en fonction de l’adresse IP et du port TCP/UDP. Il est rapide, mais ne tient pas compte du contenu. Un équilibreur de couche 7 lit les données applicatives, comme les URL HTTP, ce qui permet un routage intelligent : par exemple, envoyer /images vers un ensemble de serveurs et /api vers un autre. La couche 7 est plus puissante, mais demande davantage de traitement pour chaque requête.

Les équilibreurs de charge effectuent souvent le déchargement SSL/TLS (ou terminaison) : ils prennent en charge le chiffrement pour les clients et déchiffrent le trafic afin que les serveurs principaux n’aient pas à le faire. Le processeur des serveurs est ainsi libéré pour l’application, tandis que la gestion des certificats est centralisée sur l’équilibreur. C’est une raison courante pour laquelle les organisations placent un équilibreur intelligent de couche 7 devant leurs serveurs web.

Si tout le trafic passe par un seul équilibreur de charge, celui-ci devient un point de défaillance unique. Les équilibreurs sont donc déployés par paires, en mode actif-actif ou actif-passif, avec basculement entre eux. L’outil qui fournit la disponibilité doit lui-même être hautement disponible. Une paire d’équilibreurs redondants assure la résilience de toute la partie frontale.

Les fournisseurs cloud proposent l’équilibrage de charge comme un service géré qui s’adapte automatiquement à la demande. Associé à des groupes de serveurs à mise à l’échelle automatique, le cloud peut ajouter ou retirer des serveurs derrière l’équilibreur en fonction de la charge, puis répartir le trafic entre les serveurs actifs. Ce modèle élastique explique en grande partie pourquoi les applications cloud gèrent avec aisance des volumes de trafic importants et variables.

L’équilibrage de charge et la redondance travaillent ensemble pour assurer les performances et la haute disponibilité. La redondance fournit des capacités et des composants de secours ; l’équilibrage de charge utilise activement cette capacité, répartit le travail et contourne les défaillances en temps réel. Ensemble, ils permettent à un service de rester rapide sous une forte charge et de rester disponible lorsque des serveurs individuels tombent en panne, ce qui constitue un principe fondamental d’une conception résiliente.

Évaluez vos connaissances sur l’équilibrage de charge.

Vous avez appris le fonctionnement de l’équilibrage de charge. Points essentiels :

• Il répartit le trafic entre les serveurs pour assurer la scalabilité et la disponibilité.
• Les clients atteignent une adresse IP virtuelle ; l’équilibreur choisit un serveur principal.
• Les algorithmes comprennent la répartition à tour de rôle, le nombre minimal de connexions et la pondération.
• Les vérifications d’état retirent les serveurs défaillants ; la persistance maintient l’affinité des sessions.
• Les couches 4 et 7 sont différentes ; les équilibreurs eux-mêmes sont rendus redondants.