Es gibt mehrere Lastausgleichsmethoden, die den eingehenden Netzwerkverkehr auf mehrere Server oder Ressourcen verteilen, um die Leistung zu optimieren und eine hohe Verfügbarkeit sicherzustellen:
- Round Robin: Bei dieser Methode werden Anfragen nacheinander in zirkulärer Reihenfolge über eine Gruppe von Servern verteilt. Jedem Server wird ein Zug zugewiesen, um eingehende Anfragen zu bearbeiten, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der Arbeitslast über die Zeit gewährleistet wird.
- Least Connections: Diese Methode leitet eingehende Anfragen an den Server mit den wenigsten aktiven Verbindungen zum Zeitpunkt der Anfrage. Es trägt zum Lastausgleich bei, indem neue Verbindungen an Server gesendet werden, die derzeit weniger ausgelastet sind, und optimiert so die Ressourcennutzung.
- IP-Hash: Diese Methode berechnet anhand der IP-Adresse des Clients einen Hash-Wert und ermittelt daraus, welcher Server die Anfrage bearbeiten soll. Anfragen von derselben Client-IP-Adresse werden konsistent an denselben Server weitergeleitet, was für die Aufrechterhaltung der Sitzungspersistenz von Vorteil sein kann.
- Weighted Round Robin: Servern werden je nach Rechenkapazität oder Leistungsfähigkeit unterschiedliche Gewichtungen zugewiesen. Höher gewichtete Server erhalten einen proportional größeren Anteil eingehender Anfragen, was eine effizientere Ressourcenzuweisung in heterogenen Serverumgebungen ermöglicht.
- Least Response Time: Diese Methode leitet Anfragen an den Server weiter, der derzeit die kürzeste Antwortzeit oder Latenz hat. Es passt die Verkehrsverteilung basierend auf Echtzeit-Leistungsmetriken dynamisch an und zielt darauf ab, die Antwortzeiten zu minimieren und das allgemeine Benutzererlebnis zu verbessern.
Effektive Methoden zur Implementierung des Lastausgleichs hängen von bestimmten Anwendungsfällen und Infrastrukturanforderungen ab:
- Hardware-Load-Balancer: Dedizierte Hardware-Appliances, die für die effiziente Verteilung des Datenverkehrs auf Server ausgelegt sind. Sie umfassen häufig erweiterte Funktionen wie SSL-Offloading und Inspektion auf Anwendungsebene und bieten so eine hohe Leistung und Skalierbarkeit.
- Software Load Balancer: Implementiert als Softwareanwendungen, die auf Standard-Serverhardware oder virtuellen Maschinen ausgeführt werden. Software-Load-Balancer bieten Flexibilität und können in verschiedenen Umgebungen bereitgestellt werden, einschließlich cloudbasierter Bereitstellungen.
- Cloud Load Balancer: Von Cloud-Anbietern bereitgestellte Dienste, die eingehenden Datenverkehr automatisch auf mehrere Instanzen oder virtuelle Maschinen innerhalb der Cloud-Umgebung verteilen. Sie bieten Skalierbarkeit, automatische Skalierung und Integration mit anderen Cloud-Diensten.
- DNS Load Balancing: Verteilt den Datenverkehr basierend auf der DNS-Auflösung. Einem einzelnen Domänennamen sind mehrere IP-Adressen zugeordnet, und DNS-Server rotieren die Reihenfolge der in DNS-Antworten zurückgegebenen IP-Adressen, um den Datenverkehr auf mehrere Server oder geografisch verteilte Endpunkte auszugleichen.
Lastausgleichstechniken in Microservices-Architekturen konzentrieren sich auf die Verwaltung des Datenverkehrs über mehrere Microservices-Instanzen oder Container hinweg:
- Clientseitiger Lastausgleich: Jede Client-Instanz ist für die Auswahl einer aufzurufenden Microservice-Instanz auf der Grundlage vordefinierter Regeln oder dynamischer Metriken verantwortlich. Clients können Service-Discovery-Mechanismen nutzen, um verfügbare Instanzen zu finden und Anfragen entsprechend zu verteilen.
- Serverseitiger Lastenausgleich: Eine dedizierte Lastenausgleichskomponente oder ein Service-Proxy fängt eingehende Anfragen ab und verteilt sie basierend auf Lastmetriken, Gesundheitsprüfungen oder vordefinierten Routing-Regeln an Back-End-Microservice-Instanzen.
- Service Mesh Load Balancing: Implementiert in einer Service Mesh-Architektur, bei der Sidecar-Proxys den Datenverkehr zwischen Microservices verwalten. Entscheidungen zum Lastausgleich basieren oft auf der Diensterkennung, Verkehrsrichtlinien und Echtzeit-Leistungsmetriken, die von der Service-Mesh-Infrastruktur erfasst werden.
F5 Networks bietet über seine Hardware- und Softwarelösungen verschiedene Lastausgleichsmethoden an:
- Round Robin: F5-Load-Balancer verteilen den Datenverkehr in kreisförmiger Reihenfolge auf die Backend-Server und stellen so sicher, dass jeder Server im Laufe der Zeit den gleichen Anteil an Anfragen erhält.
- Geringste Verbindungen: F5-Lastausgleicher leiten eingehende Anfragen an den Server mit den wenigsten aktiven Verbindungen, optimieren so die Ressourcennutzung und verteilen die Arbeitslast dynamisch.
- Weighted Round Robin: Servern in einer F5-Lastausgleichskonfiguration können basierend auf ihrer Rechenkapazität oder Leistungsfähigkeit unterschiedliche Gewichtungen zugewiesen werden. Höher gewichtete Server bearbeiten proportional mehr Anfragen.
Die standardmäßige Lastausgleichsmethode kann je nach verwendetem Lastausgleichsmodul oder Softwarekonfiguration variieren. In vielen Fällen, insbesondere bei Grundkonfigurationen oder Standardeinstellungen, wird häufig Round Robin als Standardmethode verwendet. Round Robin verteilt eingehende Anfragen gleichmäßig und sequentiell auf alle verfügbaren Server oder Ressourcen und bietet so eine einfache, aber effektive Möglichkeit, die Last ohne zusätzliche Konfigurationsanpassungen auszugleichen.