Kā sadalīt servera darba slodzi, izmantojot slodzes izlīdzinātāju
Izmantojot slodzes izlīdzināšanu, piekļuve serverim tiek vienmērīgi sadalīta starp dažādiem aparatūras resursiem, izmantojot tehnisko risinājumu, ko sauc par slodzes izlīdzinātāju. Tas nodrošina stabilu piekļuves ātrumu, kas ir ļoti svarīgi potenciālo klientu un klientu piesaistīšanai.
Kas ir slodzes izlīdzināšana?
Slodzes izlīdzināšana ir īpaši populāra serveru tehnoloģiju jomā un apraksta metodi, kurā pieprasījumi tiek sadalīti starp dažādiem serveriem fonā, lietotājiem to nemanot. Šim nolūkam izmantotais slodzes izlīdzinātājs var būt īstenots kā aparatūra vai programmatūra. Tas vienam domēnam pie šķir vairākus serverus, neradot adrešu konfliktus, un ir pieejams publiskajā domēnā.
Pakārtotajiem tīmekļa serveriem tiek piešķirti nosaukumi, pievienojot domēna paplašinājumus www1, www2, www3 utt. Tas ļauj, izmantojot slodzes izlīdzināšanu, nodrošināt tīmekļa vietnes pieejamību ar vienu un to pašu URL, pat ja aiz tās darbojas vairāki serveri. Tādējādi tiek novērsta serveru pārslodze, jo ārējie pieprasījumi tiek sadalīti starp dažādām fiziskajām iekārtām klasterī. Lietotāji parasti to nepamana, jo pieprasījumu sadale notiek fonā, pamatojoties uz sarežģītiem algoritmiem.
Slodzes izlīdzināšana var būt nozīmīga ne tikai tīmekļa serveru kontekstā, bet arī, piemēram, datoriem, kas darbojas ar vairākiem procesoriem. Šādos gadījumos slodzes izlīdzinātājs nodrošina, ka pieprasījumi tiek vienmērīgi sadalīti starp dažādiem procesoriem, tādējādi palielinot aprēķinu jaudu. Slodzes izlīdzinātāji ir pieprasīti arī, izmantojot konteineru programmatūru, piemēram, Kubernetes. Šajā gadījumā tie nodrošina, ka darba slodzes tiek efektīvi sadalītas starp dažādiem podiem.
Kā darbojas slodzes izlīdzināšana?
Pieprasījumi tīmekļa serverim, piemēram, lapu skatījumu veidā, sākotnēji tiek apstrādāti slodzes izlīdzinātājā. Tas pārņem slodzes sadali, pārsūtot piekļuves mēģinājumus uz dažādiem serveriem. Slodzes izlīdzinātājs var būt īstenots kā aparatūra vai programmatūra, taču darbības princips paliek nemainīgs: pieprasījums nonāk slodzes izlīdzinātājā, un atkarībā no izmantotās metodes ierīce vai programmatūra pārsūta datus uz attiecīgo serveri.
Tehniskais pamats ir DNS procedūra: lietotāji piekļūst tīmekļa vietnei tikai, izmantojot URL. Tas tiek pārvērsts IP adresē, izmantojot DNS, kas pēc tam norāda uz slodzes izlīdzinātāju. Ideālā gadījumā šis process lietotājiem paliek nepamanīts.
Kādas ir līdzsvarotas slodzes sadales priekšrocības?
Trīs galvenās priekšrocības, ko sniedz pareizi ieviests slodzes izlīdzinātājs, ir šādas:
- Optimizēti piekļuves laiki: satiksmes sadale starp vairākiem serveriem var nodrošināt īsākus piekļuves laikus, pat ja vienlaikus tiek saņemti daudzi pieprasījumi.
- Augstāka kļūdu tolerances pakāpe: slodzes balansētājs palielina kļūdu tolerances pakāpi, jo datplūsma no lēna servera tiek automātiski novirzīta uz citiem klastera serveriem. Ja kāds serveris nav pieejams, hostētā tīmekļa vietne paliek pieejama.
- Vienkāršota sistēmas uzturēšana: slodzes izlīdzināšana ievērojami atvieglo serveru sistēmas uzturēšanu. Konfigurācijas un atjauninājumus var veikt, kamēr serveri darbojas, bez ievērojama veiktspējas zuduma. Slodzes izlīdzinātājs atpazīst uzturēšanas statusu un attiecīgi pāradresē pieprasījumus.
Kādi ir dažādie slodzes izlīdzināšanas veidi?
Ienākošo pieprasījumu sadale ir atkarīga no izvēlētā algoritma. Populārākie slodzes izlīdzināšanas algoritmi ir: „Round Robin“, „Weighted Round Robin“, „Least Connections“ un „Weighted Least Connections“.
Round Robin
„Round Robin“ apraksta procedūru, kurā ienākošie servera pieprasījumi tiek apstrādāti rindā ar slodzes izlīdzinātāja palīdzību un sadalīti starp vairākiem serveriem. Katrs jauns pieprasījums tiek piešķirts nākamajam serverim secībā. Rezultātā piekļuves pieprasījumi var tikt vienmērīgi sadalīti pa slodzes izlīdzināšanas klasteri. Neatkarīgi no pieprasījuma steidzamības vai servera slodzes intensitātes, Round Robin visus procesus apstrādā vienādi. Slodzes balansētāji, kas darbojas pēc Round Robin principa, ir īpaši piemēroti vidēm, kurās visām instancēm ir pieejami aptuveni vienādi resursi.
Svērtais apļveida algoritms
Klasiskā „round-robin“ algoritma trūkumus heterogēnos serveru klasteros var kompensēt, izmantojot svērto „round-robin“ sadali. Ienākošie pieprasījumi tiek sadalīti, ņemot vērā katra servera statisko svērumu. Šo svērumu iepriekš nosaka administrators.
Piemēram, visjaudīgākajam serverim var piešķirt vērtību „100“, bet mazāk jaudīgiem serveriem — vērtību „50“. Šādā konfigurācijā serveris ar svērumu „100“ katrā kārtā saņemtu divus pieprasījumus no slodzes izlīdzinātāja, savukārt serveris ar svērumu „50“ saņemtu tikai vienu pieprasījumu. Svērto Round Robin metodi slodzes izlīdzināšanai galvenokārt vajadzētu izmantot gadījumos, kad klastera serveriem ir pieejami atšķirīgi resursi.
Vismazāk savienojumu
Abi „round-robin“ algoritmi, slodzes izlīdzinātājam secīgi sadalot serveru pieprasījumus, neņem vērā to, cik daudz savienojumu pakļautajiem serveriem ir jāuztur noteiktā laika periodā. Tas var izraisīt vairāku savienojumu uzkrāšanos uz viena klastera servera. Rezultātā serveris tiek pārslodzēts, pat ja tas apstrādā mazāk savienojumu nekā citi. Algoritms „least-connections” pasargā no šādas situācijas. Tas sadala pieprasījumus, pamatojoties uz katra servera esošajiem savienojumiem— serveris ar vismazāko aktīvo savienojumu skaitu saņem nākamo pieprasījumu no slodzes balansētāja. Šo slodzes balansēšanas metodi ieteicams izmantot viendabīgās serveru klasteros, kur visiem datoriem ir pieejami salīdzināmi resursi.
Metode ar vismazāko savienojumu skaitu
Ja serveru klasterī ir atšķirīgas jaudas, tad vietā algoritmam, kas balstās uz vismazāko savienojumu skaitu, būtu jāizmanto slodzes izlīdzināšana, pamatojoties uz esošo savienojumu svērto sadalījumu. Šajā gadījumā tiek ņemts vērā gan servera aktīvo savienojumu skaits, gan administratora noteiktie svērumi. Tas nodrošina līdzsvarotu slodzes sadalījumu serveru klasterī. Jauni pieprasījumi tiek automātiski novirzīti uz tiem serveriem, kuru aktīvo savienojumu attiecība pret attiecīgo servera svērumu liecina par vismazāko pašreizējo slodzi.
Kādas problēmas var rasties, izmantojot slodzes izlīdzināšanu?
Īpaši e-komercijas nozarē slodzes izlīdzināšana bieži saskaras ar grūtībām. Lūk, piemērs: tīmekļa vietnes apmeklētāji pievieno savam iepirkumu grozam preces, kuras vēlas iegādāties. Šīs preces paliek saglabātas visas sesijas laikā, neatkarīgi no tā, uz kuru lapu lietotāji pāriet tiešsaistes tirdzniecības vietnē. Tipisks slodzes izlīdzinātājs sadalītu pieprasījumus starp dažādiem serveriem. Tas nozīmē, ka groza saturs tiktu zaudēts.
Lai atrisinātu šo problēmu, ir iespējamas divas pieejas. Pirmkārt, slodzes izlīdzinātājs var reaģēt uz lietotāju IP adresēm. Tādā gadījumā, piemēram, pieprasījumi no vienas un tās pašas IP adreses vienmēr tiek novirzīti uz to pašu serveri. Otra metode būtu nolasīt sesijas identifikatoru no paša pieprasījuma, lai noteiktu, uz kuru serveri pieprasījums ir jānosūta.
Kāpēc slodzes izlīdzinātāji ir tik svarīgi?
Ja jūs pelnāt naudu internetā, jūsu uzņēmums nevar atļauties servera darbības pārtraukumu. Un ja izmantojat tikai vienu serveri un tas pārslodzes dēļ sabojājas, jūsu tīmekļa vietne vairs nav pieejama potenciālajiem klientiem. Tas rada vairākas problēmas: pirmkārt, pārslodzes laikā jūs nevarat gūt ieņēmumus. Nav iespējams rezervēt pakalpojumus un veikt pirkumus. Turklāt samazinās (potenciālo) klientu uzticība. Tas ir divkārši slikti lietotājiem, kuri pasūtījuma procesa laikā saskaras ar servera pārslodzi. Bieži rodas liela neskaidrība, un skartie lietotāji nezina, vai pasūtījums patiešām ir saņemts un reģistrēts sistēmā.
Pat ja jūs nepiedāvājat pakalpojumus tieši internetā, jūsu tīmekļa vietnei jābūt pieejamai jebkurā brīdī. Tīmekļa vietne ir viens no galvenajiem informācijas iegūšanas kanāliem. Ja potenciālie klienti meklē informāciju par jūsu uzņēmumu internetā un nevar piekļūt jūsu vietnei, viņi, visticamāk, pievērsīsies jūsu konkurentiem. Šādus riskus var samazināt, izmantojot slodzes izlīdzinātāju.
Kā ieviest slodzes izlīdzināšanu savā uzņēmumā
Slodzes izlīdzināšanu var īstenot, izmantojot gan aparatūras, gan programmatūras risinājumus virtuālajā serverī. Daudzi pakalpojumu sniedzēji piedāvā profesionālus pilnīgus pakalpojumu komplektus vai nu kā „infrastruktūru kā pakalpojumu“ (IaaS), vai kā tīkla komponentu jūsu pašu IT infrastruktūrai.
Tā kā patentētu slodzes izlīdzinātāju iegāde parasti ir saistīta ar augstām izmaksām, mazāki uzņēmumi bieži vien izvēlas atvērtā koda risinājumus, piemēram, NGINX. Tas piedāvā izmaksu ziņā efektīvu veidu, kā nodrošināt uzņēmuma tīmekļa vietnes vai citu tīmekļa projektu augstu pieejamību, efektīvi sadalot slodzi serveru tīklā. Tīmekļa hostingu nozarē slodzes izlīdzināšana bieži tiek piedāvāta arī kā papildu funkcija mākoņpakalpojumu serveriem.