Was ist ein Load Balancer und wie funktioniert Load Balancing?

Wenn es um einen effektiven Netzbetrieb geht, stehen Unternehmen vor zwei immerwährenden Problemen: Skalierbarkeit (wie viele Clients können gleichzeitig auf den Server zugreifen) und Verfügbarkeit (Zugriff mit minimaler Ausfallzeit). Die Lösung ist der Lastausgleich in Netzwerken: Verwendung von Standard-Servern und Verteilung der Eingangs-/Ausgangslast auf diese Server.

Der Lastausgleich in Netzwerken ist ein Prozess, bei dem der Netzwerkverkehr, die Rechenlast und andere Dienstanforderungen auf eine Gruppe von Ressourcen oder Diensten verteilt werden. Der eingehende Netzwerkverkehr wird auf Commodity-Server verteilt, um die Gesamtarbeitslast auszugleichen. Die Hauptvorteile des Netzwerklastenausgleichs sind Skalierbarkeit, optimierte Servicezuverlässigkeit, erhöhte Netzwerkverfügbarkeit und allgemeine Verwaltbarkeit.

Die Dienste werden auf der Grundlage von Algorithmen wie " Round Robin", "Least Connections" und "Fast Response" ausgeglichen.

So funktioniert der Lastausgleich im Netzwerk

Ein Netzwerk-Load-Balancer (im Gegensatz zu einem Application Delivery Controller, der über mehr Funktionen verfügt, siehe unten) fungiert als Front-End für eine Sammlung von Webservern, so dass alle eingehenden HTTP-Anfragen von Clients auf die IP-Adresse des Load-Balancers aufgelöst werden. Der Netzwerk-Load-Balancer leitet dann jede Anfrage an einen seiner Webserver in einer Art privater Cloud weiter. Wenn der Server dem Kunden antwortet, wird die Antwort an den Load Balancer zurückgeschickt und dann an den Kunden weitergeleitet.

Das Schöne an der Lastverteilung in Netzwerken ist, dass sie für Ihre Kunden transparent ist, denn für sie gibt es nur einen Endpunkt, mit dem sie sprechen müssen.

Wie wertvoll ist Load Balancing in Netzwerken?

Durch die Implementierung des Netzwerklastausgleichs lösen Sie mehrere Serviceprobleme:

• Skalierbarkeit: Wenn Ihr Unternehmen wächst und mehr Input/Output-Kapazitäten benötigt, fügen Sie Ihrem Netzwerk-Load-Balancer einfach mehr Commodity-Webserver hinzu. Sofort steigt die Leistung Ihres Netzwerks.
• Hohe Verfügbarkeit (HA): Wenn ein Server aus irgendeinem Grund ausfällt, erkennt der Hochverfügbarkeits-Lastausgleich den Ausfall sofort und stoppt das Senden von Anfragen an diesen Server.
• Wartungsfreundlichkeit: Wenn einer der Back-End-Server repariert oder aktualisiert werden muss, wird er einfach aus dem Dienstplan des Netzwerk-Lastausgleichs entfernt, bis er wieder eingesetzt werden kann.
• Sicherheit: Das "Hardening" des Load Balancers ist zu einem entscheidenden Merkmal des Lastausgleichs im Netzwerk geworden, um die von ihm verwalteten Webserver zu schützen. Diese Funktion bietet Sicherheit für Ihre Server, auf denen komplexe Webanwendungen laufen, die mit einer Vielzahl von potenziellen Schwachstellen konfrontiert sind.

Vermeidung des Single-Point-of-Failure-Problems

Auch wenn ein Netzwerk-Load-Balancer das Problem der Hochverfügbarkeit des Webservers löst, muss der Load-Balancer selbst redundant sein. Andernfalls wird er zu einem Single Point of Failure.

Die Lösung besteht darin, ein "Failover" zu implementieren, d. h. eine Übergabe von einem Netzwerk-Load-Balancer zu einem anderen, wobei beide Load-Balancer dieselbe Gruppe von Webservern ansteuern. Dies kann mit einem Router erreicht werden, der bei einem Ausfall den Datenverkehr vom primären Netzwerk-Load-Balancer auf den Standby-Load-Balancer umleitet, oder als integrierte Funktion in den Load-Balancern. Allerdings muss auch der Router redundant ausgelegt sein.

Das Wachstum von Netzwerklastausgleichslösungen

Bei den ersten Implementierungen des Netzwerklastenausgleichs wurde benutzerdefinierte Hardware verwendet, die den Vorteil einer extrem hohen Leistung und hohen Verfügbarkeit bietet. Die Nachteile sind die hohen Kosten und die Tatsache, dass es sich bei der Hardware um eine physische Lösung handelt, die dem Übergang zu softwaredefinierten Netzwerken (SDN) und softwaredefinierten Rechenzentrumsumgebungen (SDDC) zuwiderläuft.

Diese Unzulänglichkeiten haben dazu geführt, dass Unternehmen heute eine Vielzahl von Techniken für den Lastausgleich in Netzwerken einsetzen, die wir im Folgenden beschreiben.

Server-Lastausgleich

Ein Server Load Balancer ist eine Hardware- oder virtuelle Software-Appliance, die die Anwendungslast auf eine Reihe von Servern verteilt und so die Anwendungsverfügbarkeit, die elastische Skalierung von Serverressourcen und die Verwaltung des Zustands von Back-End-Servern und Anwendungssystemen sicherstellt.

Globaler Server-Lastausgleich

Wenn Sie hochleistungsfähige Webdienste in großem Umfang bereitstellen wollen, müssen Sie die Netzwerklatenz minimieren und die Reaktionszeiten verbessern, die für die Verbindung mit Endbenutzern erforderlich sind, die sich überall auf der Welt befinden können. Für größere Unternehmen sind mehrere geografisch verteilte Rechenzentren die Lösung. Globale Rechenzentren wiederum erfordern einen globalen Server-Lastausgleich (GSLB), auch Cloud-Lastausgleich oder multi-cloud genannt.

GSLB ist eine Technologie, die den Netzwerkverkehr an eine Gruppe von Rechenzentren an verschiedenen geografischen Standorten leitet. Jedes Rechenzentrum bietet ähnliche Anwendungsdienste an, und der Kundenverkehr wird an den optimalen Standort mit der besten Leistung für jeden Ihrer Kunden geleitet. GSLB überwacht den Zustand und die Reaktionsfähigkeit der einzelnen Standorte und leitet den Datenverkehr wie beim Server-Lastausgleich an den Standort mit den besten Reaktionszeiten. GSLB bewältigt multi-cloud und multiregionale Umgebungen mit automatischer Skalierung, regionalem und überregionalem Failover und zentraler Verwaltung.

Die Unterstützung der Notfallwiederherstellung ist ein Hauptanwendungsfall von GSLB. Wenn beispielsweise ein DDoS-Angriff die Leistung des Rechenzentrums beeinträchtigt, leitet GSLB den Datenverkehr an ein anderes, voll funktionsfähiges Rechenzentrum weiter, ohne dass es zu einer Unterbrechung des Dienstes aus Sicht des Kunden kommt.

Firewall-Lastausgleich

Um komplexe Netzwerkgeräte zu skalieren und einen unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten, müssen Sie wahrscheinlich eine Reihe von Sicherheits-Firewallsystemen implementieren. Eine solide Firewall-Infrastruktur ist zwar ein Eckpfeiler der Netzwerksicherheit, aber ohne einen angemessenen Firewall-Lastausgleich können die besten Lösungen nicht optimiert werden. Eine hochverfügbare Firewall ist entscheidend für den Schutz Ihres Netzwerks und die Gewährleistung der Geschäftskontinuität. Netzwerkarchitekturen sollten eine Netzwerklastausgleichslösung enthalten, die eine hohe Verfügbarkeit Ihrer Firewall-Verteidigung garantiert und sich problemlos an einen erhöhten Bedarf anpassen lässt.

Virtueller Lastausgleich

Virtuelle Load Balancer sind Softwareanwendungen, die mit SDN-Umgebungen arbeiten, unabhängig davon, ob es sich um eine private Cloud handelt, public cloudoder Hybrid-Cloud (multi-cloud) Bereitstellungen sind. Virtuelle Netzwerk-Load-Balancer bieten Flexibilität bei der Konfiguration und Verwaltung, was zu geringeren Kosten führen kann als hardwarebasierte Lösungen. Natürlich kann die Leistung von virtuellen Load Balancern nur der Leistung der zugrunde liegenden Hardware entsprechen.

DNS-Server-Lastausgleich

DNS-Server in großen oder unternehmenskritischen Infrastrukturen stellen DNS-Dienste normalerweise auf einem Cluster von DNS-Servern bereit. Im Allgemeinen befindet sich dieser Cluster von DNS-Servern hinter einem Server-Lastausgleichssystem. Diese Architektur überwindet die Unzulänglichkeiten des standardmäßigen DNS-Failover-Mechanismus und erhöht die Leistung erheblich.

Controller für die Anwendungsbereitstellung

Application Delivery Controller (ADCs) sind Netzwerkserver, die Anwendungszuverlässigkeit, Beschleunigung und Anwendungsserverdienste bieten. Application Delivery Controller umfassen den Server-Lastausgleich mit zusätzlichen Technologien wie SSL-Offloading, Sicherheits-Firewall-Dienste, Anwendungs-Firewall-Systeme, DDoS-Schutz, Dienstverkettung und andere.

Wie A10 Networks Ihnen helfen kann

Die Produkte von A10, einschließlich des A10 Thunder® Application Delivery Controllers (ADC), basieren auf unserem Fachwissen im Bereich Netzwerklastausgleich und Anwendungsbereitstellung. Die Produkte von A10 gewährleisten die Verfügbarkeit Ihrer Server, schützen anfällige Anwendungen und beschleunigen die Bereitstellung von Inhalten. Darüber hinaus bieten die Produkte von A10 eine überragende Verarbeitungsleistung sowie eine herausragende Kosteneffizienz mit typischerweise 10- bis 100-mal niedrigeren Kosten pro Teilnehmer im Vergleich zu herkömmlichen Netzwerkanbietern.

Das Herzstück der A10 Thunder ADC-Plattform deckt eine breite Palette von Optionen für Netzwerk-Lastausgleichsmethoden, Zustandsprüfungen, Anwendungsverfügbarkeit mit Full-Proxy-L4-7-Lastausgleich unter Nutzung der agilen Datenverkehrskontrolle und aFleX®-Skripting ab.