Was ist High Availability Load Balancing?
Unternehmen sind heute mehr denn je auf ihre Netze angewiesen. Trends wie mobiles Breitband, multi-cloud und Hybrid-Cloud, Virtualisierung, Remote-Arbeit und Bring Your Own Device (BYOD) ermöglichen es den Mitarbeitern, von fast überall aus produktiv zu sein - vorausgesetzt, sie haben eine zuverlässige Verbindung. Das setzt die IT-Abteilung unter enormen Druck, eine hohe Verfügbarkeit für geschäftskritische Anwendungen wie ERP, Kommunikations- und Kollaborationssysteme und virtuelle Desktop-Infrastrukturen (VDI) sicherzustellen.
Selbst die robusteste und zuverlässigste Software und Systeme können ausfallen. Um Unterbrechungen und Ausfallzeiten zu vermeiden, muss die IT-Abteilung eine Hochverfügbarkeitsarchitektur implementieren, die Redundanz und Fehlertoleranz nutzt, um einen kontinuierlichen Betrieb und eine schnelle Notfallwiederherstellung zu ermöglichen. Dies gilt für jedes Element Ihres Rechenzentrums - von der Hochverfügbarkeit für Anwendungen bis hin zur Hochverfügbarkeit für den Load Balancer oder Application Delivery Controller (ADC), der den Netzwerkverkehr innerhalb und zwischen den Rechenzentren Ihrer Umgebung verwaltet.
Wichtigste Erkenntnisse
- Lastenausgleich mit hoher Verfügbarkeit ist für moderne Unternehmen unverzichtbar, da Trends wie multi-cloud, Remote-Arbeit und BYOD die IT-Abteilungen enorm unter Druck setzen, eine unterbrechungsfreie Konnektivität und null Ausfallzeiten für geschäftskritische Anwendungen zu gewährleisten.
- Hochverfügbarkeit beginnt damit, einzelne Fehlerquellen zu identifizieren und durch den Einsatz redundanter Komponenten zu beseitigen. Lastverteiler und ADCs spielen dabei eine Schlüsselrolle, indem sie Zustandsprüfungen an Servern durchführen, Ausfälle erkennen und den Datenverkehr automatisch umleiten, um einen unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten.
- Redundanz ist für den Load Balancer bzw. den ADC selbst genauso wichtig wie für die Server. Fällt die Lastverteilungsschicht aus, besteht die Gefahr einer Überlastung der Server, was sowohl die Anwendungsleistung als auch die Verfügbarkeit beeinträchtigt.
- Es gibt drei Hauptkonfigurationen für den Einsatz von Lastenausgleich mit hoher Verfügbarkeit: Aktiv-Standby (ein redundanter ADC, der nur dann in Betrieb genommen wird, wenn der primäre ausfällt), Aktiv-Aktiv (mehrere ADCs im regulären Betrieb, wobei der Datenverkehr umgeleitet wird, wenn einer ausfällt) und N+1 (ein oder mehrere Reserve-ADCs, die als Backup zur Verfügung stehen und kostengünstiger sind als die Aktiv-Standby-Konfiguration).
- Zu den wichtigsten Funktionen, die eine hohe Verfügbarkeit gewährleisten, gehören verschiedene Methoden zur Lastverteilung wie „Round Robin“ und „Least Connections“ sowie eine kontinuierliche Zustandsüberwachung der Server anhand von Indikatoren wie Datenverkehrsraten, Fehlerquoten, SSL-Verbindungen, Latenzzeiten und benutzerdefinierten Zustandsprüfungen.
Hochverfügbarkeit ist wichtig für Ihren Load Balancer oder Application Delivery Controller
Hochverfügbarkeit beginnt mit der Identifizierung und Beseitigung einzelner Fehlerquellen in Ihrer Infrastruktur, die eine Serviceunterbrechung auslösen könnten, z. B. durch den Einsatz redundanter Komponenten, um Fehlertoleranz für den Fall zu gewährleisten, dass eines der Geräte ausfällt. Der Lastausgleich, der entweder durch ein eigenständiges Gerät oder als Funktion eines ADC bereitgestellt wird, erleichtert diesen Prozess, indem er Zustandsprüfungen auf Servern durchführt, potenzielle Ausfälle erkennt und den Datenverkehr bei Bedarf umleitet, um einen unterbrechungsfreien Service zu gewährleisten.
Die Gewährleistung der Fehlertoleranz von Servern ist natürlich entscheidend, aber eine Hochverfügbarkeitsarchitektur muss auch die Lastausgleichsschicht selbst berücksichtigen. Wenn diese nicht mehr in der Lage ist, ihre Funktion effektiv zu erfüllen, besteht die Gefahr, dass die darunter liegenden Server überlastet werden, was ihre eigene Gesundheit sowie die Anwendungsleistung und -verfügbarkeit gefährden kann. Aus diesem Grund ist Redundanz für den Load Balancer oder ADC genauso wichtig wie für jede andere Komponente im Rechenzentrum.
Wie bei einem Hochverfügbarkeits-Server-Cluster gibt es mehrere Möglichkeiten, wie Load Balancer oder ADCs eingesetzt werden können, um Hochverfügbarkeit zu gewährleisten, darunter:
- Active-Standby - Die gängigste Konfiguration, das Active-Standby-Modell, umfasst eine vollständig redundante Instanz jedes ADC, die nur bei einem Ausfall des primären Knotens in Betrieb genommen wird. Jedes aktive ADC kann unterschiedlich konfiguriert werden, obwohl jedes Active-Standby-Paar dieselbe Konfiguration verwendet.
- Aktiv-aktiv - Bei diesem Modell werden mehrere ähnlich konfigurierte ADCs für den Routinebetrieb eingesetzt. Fällt ein Knoten aus, wird sein Datenverkehr von einem oder mehreren der verbleibenden Knoten übernommen und die Last nach Bedarf ausgeglichen, um einen konsistenten Dienst zu gewährleisten. Bei diesem Ansatz wird davon ausgegangen, dass im gesamten Cluster genügend Kapazität zur Verfügung steht, um auch dann zu funktionieren, wenn ein ADC nicht verfügbar ist.
- N+1 - Eine N+1-Konfiguration bietet Redundanz zu geringeren Kosten als Active-Standby und umfasst einen oder mehrere zusätzliche ADCs, die bei einem Ausfall eines der primären ADCs in Betrieb genommen werden können.
In jedem Fall ermöglicht ein schnelles Failover Fehlertoleranz und Notfallwiederherstellung für die Lastausgleichsfunktion, so dass die Anwendungsleistung und -verfügbarkeit durch den Ausfall nicht beeinträchtigt werden. Failover und Verkehrsmanagement werden in der Regel über eine Version des Redundanzstandards Virtual Router Redundancy Protocol verwaltet.
Wichtige Hochverfügbarkeitsfunktionen für Ihren Load Balancer oder ADC
Neben der Hochverfügbarkeit Ihres ADCs sollten Sie auch sicherstellen, dass Ihr ADC eine hohe Verfügbarkeit für die Anwendungen bietet, deren Datenverkehr es verwaltet. Fällt ein Server aus, kann die ADC den Datenverkehr auf einen anderen verfügbaren Server im Cluster umleiten. Zu den wichtigsten Funktionen, die diese Funktion ermöglichen, gehören:
- Lastausgleichsmethoden - Es gibt mehrere Methoden, die für die Serverauswahl verwendet werden können, z. B. Round-Robin-Verfahren, Verfahren mit den wenigsten Verbindungen, gewichtetes Round-Robin-Verfahren, gewichtetes Verfahren mit den wenigsten Verbindungen, schnellste Antwort und mehr. Ihr ADC sollte alle diese Optionen anbieten, um die für Ihre Umgebung und Ihre Prioritäten am besten geeignete Konfiguration zu ermöglichen.
- Gesundheitsüberwachung - Um ein schnelles Failover mit geringen oder gar keinen Ausfallzeiten zu gewährleisten, sollte der Zustand des Servers kontinuierlich anhand einer Reihe von Indikatoren bewertet werden, darunter:
- Zeitreihe der gesamten ein- und ausgehenden Bytes von jedem Server
- Zeitreihe der Verkehrsraten (in Mbit/s), die von jedem Server ein- und ausgehen
- Prozentsatz des Fehlerverkehrs über den Bereich
- Anzahl der guten SSL-Verbindungen
- Durchschnittliche Latenzzeit des Anwendungsservers nach Dienst
- Client-seitige Latenz SRTT, Maximum, Minimum und Durchschnitt als Zeitreihe
- Benutzerdefinierte Gesundheitsprüfungen wie die Messung der Antwortzeit für bestimmte SQL-Datenbankabfragen
Verwandte Begriffe
- Hochverfügbarer Lastausgleich (HALB)
- Prozentsatz der Betriebszeit
- AWS-Hochverfügbarkeit
- HAproxy
Häufig gestellte Fragen
Im Aktiv-Standby-Modus befindet sich ein vollständig redundanter ADC im Standby-Modus und wird erst dann in Betrieb genommen, wenn der primäre ADC ausfällt. Im Aktiv-Aktiv-Modus sind mehrere ADCs im regulären Betrieb, und der Datenverkehr wird auf die verbleibenden Knoten umgeleitet, falls einer ausfällt. Der Aktiv-Aktiv-Modus bietet eine bessere Ressourcenauslastung, während der Aktiv-Standby-Modus die gängigste Konfiguration ist.
Fällt der Load Balancer oder ADC aus, besteht für die dahinterliegenden Server die Gefahr einer Überlastung durch den Datenverkehr, was deren Betriebszustand beeinträchtigen und zu einer Verschlechterung der Anwendungsleistung und -verfügbarkeit führen kann. Daher ist die Redundanz der Lastverteilungsschicht ebenso wichtig wie die Redundanz der von ihr verwalteten Server.
Ein Hochverfügbarkeits-Load-Balancer sollte den Zustand der Server kontinuierlich anhand von Indikatoren wie Datenverkehrsraten, Fehlerquoten, SSL-Verbindungen, Latenzzeiten der Anwendungsserver und clientseitigen Latenzzeiten überwachen. Außerdem sollte er benutzerdefinierte Zustandsprüfungen unterstützen, wie beispielsweise die Messung der Antwortzeiten für bestimmte Datenbankabfragen, um ein schnelles Failover mit minimalen oder gar keinen Ausfallzeiten zu ermöglichen.
Zu den gängigen Methoden der Lastverteilung zählen „Round Robin“, „Least Connections“, „Weighted Round Robin“, „Weighted Least Connections“ und „Fastest Response“. Da jede Methode für unterschiedliche Umgebungen und Prioritäten geeignet ist, sollte ein hochverfügbarer ADC alle diese Optionen unterstützen, um für jeden Anwendungsfall die am besten geeignete Konfiguration zu ermöglichen.
Unter Failover versteht man den Vorgang, bei dem der Datenverkehr automatisch von einem ausgefallenen Server oder ADC auf einen funktionsfähigen umgeleitet wird, wobei die Ausfallzeit minimal ist oder ganz entfällt. In einer Hochverfügbarkeitsumgebung wird ein schnelles Failover über das Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) gesteuert, wodurch sichergestellt wird, dass die Anwendungsleistung und -verfügbarkeit im Falle eines Ausfalls nicht beeinträchtigt werden.