Load Balancing: Router und andere LB-Lösungen

Systeme für das Load Balancing sorgen für die Lastenverteilung vom Netzwerkverkehr in Servern. Zu dem Zweck verteilen die Load Balance – beispielsweise ein Load Balancing Router – bereitgestellte Dienste auf mehrere Server. Das Ziel besteht darin, den Datenansturm aufzuteilen, um die Geräte zu entlasten. Das schützt sie bei einem Ausfall der Hardware vor einem Totalausfall. Bei Bedarf rüsten die Nutzer ihr System mit zusätzlicher Hardware auf. Das Load Balancing unterscheidet sich in mehreren Aspekten von verteilten Rechnersystemen. Beispielsweise erfordert es, dass ein Anwender immer mit demselben Server in Verbindung bleibt. Die Load-Balancing-Systeme erhalten die User als Hardware- oder reine Software-Lösungen. Welches Produkt sich für ihre Bedürfnisse eignet, hängt von der Grundausstattung des Servers und den Anforderungen ab.

Load Balancing: eine Definition

Im Deutschen bedeutet die Bezeichnung Load Balancing „Lastenverteilung“. Hierbei handelt es sich um Verfahren, um die Arbeit, die ein Computer leistet, auf mehrere Geräte zu verteilen. Die Systeme teilen Dienste auf zwei oder mehr Server auf. Es besteht die Chance, mehr Arbeit in der gleichen Zeit zu erledigen. In der Folge profitieren alle Nutzer von einer schnellen Bedienung.

Das Load Balancing implementieren die User auf ihren Geräten als Hardware, Software oder als Kombination aus beidem. Diese Lastenverteilung gehört zu den Hauptgründen, Computer-Server zu Clustern zusammenzufassen. Geht es um das Thema Hosting, stellt das Load Balancing einen häufig verwendeten Begriff dar. Entscheiden sich die Anwender, einen Load Balance anzuschaffen, dient dieser in der Server-Infrastruktur als Lastverteiler.

Er beurteilt die Antwortzeit und Auslastung einzelner Server. Auf dieser Grundlage erfolgt die Lastverteilung, welche die Server-Performance optimiert. Dazu schalten die Anwender den Lastverteiler – beispielsweise in Form eines Load Balancing Routers – vor den Server. Der Balance verteilt Anfragen gleichmäßig, sodass bei keinem der Server die Gefahr der Überlastung besteht. Fällt ein Gerät aus, reagiert der Load Balance und leitet eingehende Anfragen auf die verbleibenden Server um.

Die Load Balancing Definition verrät, dass diese Maßnahme Verfügbarkeit und Arbeitsleistung der Webserver erhöht. Zusätzlich erlauben die Lastverteiler eine standortübergreifende Fehlertoleranz. Sie vereinfachen die Konfiguration von Server-Clustern und verbessern die Skalierbarkeit verfügbarer Ressourcen. Des Weiteren optimieren sie die Kommunikation der Server untereinander.

Vorwiegend im Internet präsente Unternehmen mit einer hohen Zahl an Webseitenbesuchern setzen das Load Balancing ein. Die Lastverteilung bei Internetseiten vorzunehmen, existieren diverse Ansätze. Bei Webservern besteht beispielsweise die Möglichkeit, Anfragen abwechselnd an die Serveradressen innerhalb des DNS zu leiten. DNS steht für das Domain Name System.

Verfügt eine Firma über zwei Server, um die Last zu teilen, bedarf es eines dritten Geräts. Dieser legt fest, welchem Server er die jeweilige Anfrage zuweist. Andere Ansätze basieren auf der Verteilung der Anfragenlast auf verschiedene geografische Orte.

INFO: Das Load Balancing erfordert mehrere Server. Aus dem Grund kombinieren es die User mit Failover- und Back-up-Diensten.

load balancing

Lesen Sie mehr:

Verschiedene Arten des Load Balancings im Überblick

Um Load-Balancing-Lösungen zu realisieren, kommen spezielle Hardware- oder Software-Komponenten zum Einsatz. Ein Beispiel stellt der Load Balancing Router dar. Ob Soft- oder Hardware die bessere Variante darstellen, hängt vom jeweiligen Projekt und den Anforderungen an die Server ab. Als Hardware-Load-Balancer findet ein Layer-4/7-Switch Anwendung.

Bei den verschiedenen Arten des Load Balancings unterscheiden sich Shared Load Balancing und Dedicated Load Balancing. Bei der ersten Alternative nutzen mehrere User – beispielsweise Hostingkunden – die physikalische Ressource. Untereinander sind sie strikt getrennt. Es obliegt den Nutzern, ihr Regelwerk individuell festzulegen.

Wählen Unternehmen das Dedicated Load Balancings, existiert auf einer Hardware-Ressource ein einzelner User. Eine weitere Option besteht im DNS Load Balancing. Dieses verteilt die Requests nacheinander an unterschiedliche IP-Adressen. Der Vorteil zeigt sich in einer schnellen Performance. Allerdings berücksichtigt diese Variante nicht den Serverstatus.

Grundlegend bestehen die Vorzüge des Load Balancings in:

  • einer hohen Kosteneffizienz,
  • hoher Flexibilität und
  • bedarfsgerechter Skalierbarkeit.

Verschiedene Verfahren bei der Lastaufteilung

Beim Load Balancing existieren unterschiedliche Arten und verschiedene Verfahren. Die einfachste Variante besteht im Round Robin. Hierbei handelt es sich um ein Rundlauf-Verfahren, das die Server nacheinander auf ihre Auslastung prüft. Dem ersten nicht ausgelasteten Server weist das System die Anfrage zu. Nach diesem Prinzip funktioniert beispielsweise der Linux Virtual Server.

Diese Variante erweist sich als schnell und effizient. Sie berücksichtigt den Serverstatus und ermöglicht die Gewichtung. Des Weiteren existiert das dynamische Least-Connection-Verfahren. Bei diesem weist das System dem Server, der die wenigsten Verbindungen besitzt, die Anfrage zu. Eine weitere Alternative besteht im Weighted-Distribution-Verfahren. Dieses gewichtet die Server nach ihrer Leistungsfähigkeit.

Das letzte Verfahren trägt den Namen Least-Response-Time-Methode. Die Anfrage sendet das System an den Server mit der kürzesten Antwortzeit.

Welche Load Balancing Software gibt es?

Um die Hochverfügbarkeit von Anwendungen einzurichten und die Performance zu verbessern, gibt es schnelle und unkomplizierte Möglichkeiten. Eine besteht in der Implementierung eines Load Balancers. Hierbei stehen drei Alternativen zur Auswahl:

  • softwarebasiert,
  • hardwarebasiert,
  • cloudbasiert.

Die Load Balancing Software installieren die User eigenständig. Ihnen obliegt es, diese zu verwalten und nach ihren Anforderungen zu konfigurieren.

Sie erhalten die Software als kommerzielle Version oder als Open Source. Kostenfreie Möglichkeiten bestehen beispielsweise in:

  • nginx,
  • gobetween,
  • ZEVENET,
  • HAProxy,
  • Seesaw oder
  • LoadMaster von KEMP.

Hinter Seesaw verbirgt sich ein von Google verwendetes und zuverlässiges System. Der Linux-basierte virtuelle Lastverteiler zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität und Funktionalität aus. In der Sprache Go entwickelt, funktioniert Seesaw hervorragend mit Ubuntu/Debian-Distribution. Das System erfordert zwei Seesaw-Knoten und unterstützt DSR. Hierbei handelt es sich um Direct Server Return.

Die Variante punktet mit der Funktion in Layer-4-Netzwerken. Viele Nutzer setzen auf den LoadMaster von KEMP. Die kostenfreie Software zeigt sich von allen relevanten Hypervisoren unterstützt.

Neben der kostenlosen Grundfunktion beeindruckt das System mit einer Reihe kostenpflichtiger Extras. Beispiele bestehen in:

  • eingebauten Intrusion Prevention Engines (IPS),
  • eingebauter Webanwendungs-Firewall (WAF)
  • Coachings,
  • Inhaltskomprimierung und Inhaltsumschaltung,
  • IPSec-Tunneling,
  • Persistenz von Web-Cookies.

Die Software wartet mit einem globalen Server-Lastausgleich auf. Mehrere bekannte Marken wie Apple, Audi und Sony setzen auf KEMP LB. Bereits die kostenfreie Variante bietet ausreichend Funktionen, um die Server effizient und schnell zu entlasten. Benötigen die User weitere Extras, informieren sie sich über den Kauf der kommerziellen Lizenz.

Eine weitere empfehlenswerte Load-Balancing-Software nennt sich HAProxy. Sie gilt als eine der beliebtesten Varianten auf dem Markt. Zu den erwähnenswerten Funktionen gehören:

  • eingebaute Statistikberichte,
  • die IPv6- und UNIX-Socket-Unterstützung,
  • Deflate- und Gzip-Komprimierung.

Hardware- und Cloud-basierte Load Balance

Bei einem Hardware-Load-Balancer handelt es sich um eine dedizierte Appliance, die für die Lastverteilung bei Servern zum Einsatz kommt. Sie zeichnet sich durch ihre Funktionsvielfalt aus.

Zu den beliebten Hardwareanbietern gehören:

  • Barrakuda,
  • F5 und
  • TP-Link.

Obgleich die hardwarebasierten Load Balance im Vergleich zur Software kostenintensiv ausfallen, gehen sie mit Vorteilen einher. Beispielsweise genießen die User die vollständige Kontrolle über die Performance und Gewichtung innerhalb der Cluster. Neben der Hardware-Variante liegen cloudbasierte Lastverteiler im Trend.

Sie erweisen sich als kostengünstig und trumpfen mit einer Vielzahl von Funktionen auf. Die User nutzen diese Features, ohne in eine teure Load-Balancing-Hardware-Lösung zu investieren. Bei der Mehrzahl der Anbieter bezahlen sie ausschließlich für die Dienste, die sie nutzen. Des Weiteren erfolgt die Rechnungsstellung nach Nutzungsdauer.

Zu den renommierten Load-Balancing-Clouds zählen:

  • Google Cloud,
  • Cloudflare,
  • AWS,
  • DigitalOcean.

Load Balancing (Lastverteilung) Cluster und ihre Bedeutung

In einem Load Balancing Cluster bietet das System gleichartige Applikationen an, um die Gesamtperformance der Server zu steigern. Die Load Balance ermitteln zuverlässig den Auslastungsgrad der einzelnen Server. Gleichzeitig übergeben sie die Clientanfrage an den Node, der voraussichtlich die beste Performance aufweist.

Durch diese Maßnahme profitieren die Anwender von der im Moment bestmöglichen Leistung. Die Qualität eines Load Balancers zeigt sich durch deren Fähigkeit, eine zuverlässige Lastprognose in Abhängigkeit von der Applikation zu erstellen. Ein weiteres relevantes Kriterium bei der Auswahl des Lastverteilers besteht in der Chance, Sitzungen wiederaufzunehmen.

In einfacher Ausführung handelt es sich bei dem Load Balance um ein Single Point of Failure. Typischerweise zeigt sich das Modell redundant. Fällt ein Server aus, kommt es nicht zum Gesamtausfall des Systems. Der Load Balance erkennt das Problem und bewertet das ausgefallene Modell als „vollständig ausgelastet“. Folglich sendet er diesem keine Anfragen. Zu den charakteristischen Einsatzgebieten der Load Balancing (Lastverteilung) Cluster zählt der Betrieb von Webserver-Farmen.

Das könnte Sie interessieren:

Anwendungsbeispiele für die Lastverteilung

Vorrangig auf Shopping-Websites oder auf Informations- und Dienstleistungsportalen kommen Load Balance zum Einsatz. Sie unterstützen die Systeme, den aufkommenden Traffic zu bewältigen. Mittels komplexer Algorithmen entlasten sie die Webserver und steuern die Lastverteilung. Diese Vorgänge laufen im Hintergrund ab, sodass die User sie nicht bemerken. Die Serverwartung oder den Austausch eines defekten Geräts bekommen bei hochqualitativen Systemen weder Mitarbeiter noch Kunden mit.

Mehrere Anwendungsbeispiele für das Load Balancing finden sich in Bildungseinrichtungen:

  • die Veröffentlichung multimedialer Vorträge über das Internet,
  • Distance Learning oder Distance Workgroups mit Videokonferenzen,
  • Online-Publikationen und Shared Content,
  • interne Communities.



Redakteur Christian Habeck
Nach oben
×
Dein Bonus Code:
Das Bonusangebot hat sich bereits in einem weiteren Fenster geöffnet. Falls nicht, kannst du es aber auch nochmal über den folgenden Link öffnen:
Zum Anbieter