راهنمای پیاده سازی لود بالانسر

لود بالانسر (Load Balanser) یک فناوری است که برای توزیع ترافیک شبکه یا برنامه در چندین سرور طراحی شده و چندین مزیت مانند عملکرد و قابلیت اطمینان افزایش یافته را ارائه می‌دهد. در این مطلب به معرفی آن و راهنمایی در مورد پیاده سازی لود بالانسر خواهیم پرداخت.

لود بالانسینگ چیست؟

قبل از اینکه در مورد جنبه‌های پیاده سازی لود بالانسر بحث کنیم، مهم است که بدانیم لود بالانسینگ چیست. لود بالانسینگ جایی است که یک لود بالانسر ترافیک شبکه ورودی را بین سرورهای متعدد توزیع می‌کند. این فرآیند تضمین می‌کند که هیچ سروری با درخواست‌های بیش از حد بارگذاری نمی‌شود که می‌تواند باعث خرابی سرور و کاهش زمان پاسخگویی شود.

پیاده سازی لود بالانسر با توزیع یکنواخت بار به حفظ سرعت و قابلیت اطمینان بهینه سرویس کمک می‌کند. مثل این است که در یک هایپرمارکت چندین خط صندوق داشته باشید. مشتریان (یا درخواست های شبکه) بین تمام خطوط موجود (یا سرورها) تقسیم می‌شوند که به کاهش زمان انتظار برای همه کمک می‌کند. لود بالانسینگ علاوه بر مدیریت موثر ترافیک، موارد زیر را فراهم می کند:

• Failover
• هدایت خودکار ترافیک از یک سرور خراب به یک سرور سالم
• اطمینان از در دسترس بودن خدمات مستمر

این امر پیاده سازی لود بالانسر را در هر محیط محاسباتی با در دسترس بودن و کارایی بالا حیاتی می‌کند.

الگوریتم‌های لود بالانسینگ

الگوریتم‌هایی که نحوه توزیع ترافیک را دیکته می‌کنند، در اثربخشی تعادل بار نقش اساسی دارند. درک این الگوریتم‌ها یک جنبه ضروری در هنگام برنامه ریزی پیاده سازی لود بالانسر است. در ادامه چند الگوریتم لود بالانسر پرکاربرد معرفی شده است:

نوبت گردشی (Round Robin)

الگوریتم Round Robin ساده ترین شکل تعادل بار است. درخواست های دریافتی را به صورت متوالی و یکنواخت در تمام سرورها تخصیص می‌دهد. آن را به صورت نوبتی در نظر بگیرید. هر سرور یک درخواست را به ترتیب چرخه ای دریافت می‌کند.
این روش در سناریوهایی که همه سرورها دارای قابلیت‌های مشابه هستند، ساده و موثر است. با این حال، سادگی آن به این معنی است که بار فعلی یا عملکرد سرور را در نظر نمی‌گیرد. اگر سرورها ظرفیت یا بار فعلی متفاوتی داشته باشند، می‌تواند باعث عدم تعادل شود.

روش حداقل اتصال (Least Connection Method)

روش حداقل اتصال درخواست‌های جدید را به سروری با کمترین اتصالات فعال هدایت می‌کند. این رویکرد پویاتر از Round Robin است. به این دلیل که وضعیت فعلی مخزن سرور را در نظر می‌گیرد.
به ویژه در محیط‌هایی که طول جلسات متفاوت دارند موثر است. به این دلیل که به جلوگیری از بارگیری بیش از حد(overloading) هر سرور با اتصالات طولانی مدت کمک می‌کند. این روش توزیع بار یکنواخت تری را به خصوص در موقعیت‌های بلادرنگ تضمین می‌کند.

نوبت گردشی وزن‌دار (Weighted Round Robin)

الگوریتم Weighted Round Robin بر اساس مفهوم Round Robin، وزنی را به هر سرور بر اساس ظرفیت آن اختصاص می‌دهد. سرورهای با ظرفیت بالاتر سهم بیشتری از درخواست ها را دریافت می کنند.
این روش یک پیشرفت نسبت به Round Robin است که امکان توزیع دقیق تر ترافیک را فراهم می‌کند و قابلیت‌های متنوع هر سرور را در بر می‌گیرد. تضمین می‌کند که سرورهای قدرتمندتر کار بیشتری انجام می‌دهند. و به افزایش کارایی فرآیند متعادل سازی بار کمک می‌کند.

روش کمترین زمان پاسخگویی

روش کمترین زمان پاسخ، سروری را با کمترین زمان پاسخ برای درخواست بعدی انتخاب می‌کند. این الگوریتم تعداد اتصالات فعال و سرعت پاسخگویی سرور به درخواست‌ها را در نظر می گیرد.
یک رویکرد هوشمند برای اطمینان از توزیع و رسیدگی موثر درخواست‌ها است. این منجر به عملکرد سریعتر برنامه و بهبود تجربه کاربری می‌شود.

سورس IP هش (Source IP Hash)

الگوریتم Source IP Hash از یک ویژگی منحصر به فرد، آدرس IP درخواست ورودی استفاده می‌کند که به آن کمک می‌کند تا تعیین نماید که کدام سرور به درخواست رسیدگی می‌کند. ایجاد یک هش منحصر به فرد از آدرس IP سورس و نگاشت آن به یکی از سرورها تضمین می‌کند که یک کاربر خاص به طور مداوم به همان سرور متصل می‌شود.
این ثبات می‌تواند برای ماندگاری جلسه در برنامه‌هایی که حفظ وضعیت کاربر در سراسر جلسات ضروری است، بسیار مهم باشد. با این حال، اگر بسیاری از درخواست‌ها از مجموعه محدودی از آدرس‌های IP آمده باشند، ممکن است باعث توزیع نابرابر شود.

لود بالانسر چگونه کار می‌‎کند

مکانیسم کار لود بالانسر با ورود ترافیک شروع می‌شود. در ادامه خلاصه‌ای گام به گام از عملکرد یک لود بالانسر آورده شده است:

ورود ترافیک

هنگامی که کاربر روی یک لینک کلیک یا یک URL را وارد می‌کند، یک لود بالانسر درخواست او را دریافت می‌نماید. این رهگیری مهم است زیرا به لود بالانسر اجازه می‌دهد تا جریان درخواست‌ها را مدیریت کند که تضمین می‌کند که هیچ سروری غرق نشده است. وظیفه لود بالانسر در این مرحله ارزیابی درخواست‌های دریافتی و مسیریابی موثر آنهاست که تجربه کاربر را پاسخگو و یکپارچه نگه می‌دارد.

بررسی سلامت

لود بالانسر بر سلامت همه سرورها از طریق بررسی سلامت نظارت می‌کند. این بررسی‌ها می‌توانند از پینگ‌های ساده تا تلاش‌های پیچیده‌تر برای اتصال یا درخواست‌های URL خاص متغیر باشند.
هدف ارزیابی این است که آیا سرور برای رسیدگی به درخواست‌های جدید آماده است یا خیر. سرورهایی که این بررسی‌ها را انجام نمی‌دهند به طور موقت از pool حذف می‌شوند تا ترافیک فقط به سرورهای عملیاتی هدایت شده و به حفظ تداوم سرویس کمک نماید.

توزیع ترافیک

متعادل کننده بار از الگوریتم‌هایی برای توزیع ترافیک، پس از تایید سلامت سرور استفاده می‌کند که چند نمونه از آن را در همین مطلب معرفی کردیم مانند: نوبت گردشی (Round Robin)، روش حداقل اتصال، روش کمترین زمان پاسخگویی، Source IP Hash

پاسخ سرور

سرور انتخاب شده درخواست دریافتی را پردازش و پاسخ را به لود بالانسر هدایت و آن را به کاربر منتقل می‌کند. این رفت و برگشت از دیدگاه کاربر یکپارچه است و حس ارتباط مستقیم با یک سرور را حفظ می‌کند.

تداوم جلسه

اپلیکیشن‌های کاربردی خاص مانند خرید آنلاین از کاربر می‌خواهد که برای ثبات جلسه به همان سرور متصل بماند. لود بالانسرها این را از طریق تداوم جلسه مدیریت می کنند و از تکنیک هایی مانند کوکی ها یا شناسه‌های جلسه (session IDs) برای نگاشت کاربران به سرورهای خاص استفاده می کنند که به حفظ یک تجربه کاربری منسجم کمک می کند.

مقیاس پذیری و افزونگی

لود بالانسرها در سازگاری عالی هستند که امکان افزودن یا حذف پویا سرورها را بر اساس تقاضا فراهم می‌کند و از مقیاس کارآمدی سیستم اطمینان می‌دهد. Load Balancer ترافیک خود را در صورت خرابی سرور به سرورهای دیگر تغییر مسیر می‌دهد و یک سرویس بدون وقفه را فراهم می‌کند.

امنیت

امنیت برای لود بالانسرهای مدرن ضروری است. Load Balancer به عنوان یک دفاع در برابر حملات با پیش غربالگری درخواست‌های دریافتی عمل می‌کند. خاتمه SSL وظایف رمزگذاری را از سرورها تخلیه و به منابع رایگان کمک می‌کند و در عین حال انتقال امن داده ها را حفظ می کند. متعادل کننده بار همچنین می‌تواند با گسترش ترافیک یا استفاده از اقدامات دفاعی برای فیلتر کردن درخواست های مخرب، حملات DDoS را کاهش دهد.

خرید تجهیزات شبکه

مزایای لود بالانسر

متعادل کننده‌های بار مزایای فراوانی از جمله بهبود در دسترس بودن و زمان کار را ارائه می دهند. در این قسمت نگاهی عمیق تر به مزایای بی شمار پیاده سازی لود بالانسر آورده شده است:

در دسترس بودن و آپتایم بهبود یافته

لود بالانسینگ به دلیل در دسترس بودن بالا به طور مداوم مورد ستایش قرار می‌گیرد. آنها ترافیک را در چندین سرور توزیع می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که حتی اگر یک سرور از کار بیفتد، بقیه می‌توانند سرویس‌های شما را آنلاین نگه دارند. این افزونگی برای حفظ خدمات مستمر حیاتی است و تعادل بار را برای مشاغلی ضروری می‌کند که در آن خرابی می تواند باعث نارضایتی مشتری و از دست دادن درآمد شود.

مقیاس پذیری

متعادل کننده‌های بار مقیاس پذیری فوق العاده‌ای را ارائه می‌دهند. لود بالانسینگ به شما امکان می‌دهد سرورهای بیشتری اضافه کنید تا به راحتی ترافیک افزایش یافته را مدیریت کنید تا منابع خود را برای مطابقت با تقاضای رو به رشد مقیاس کنید. بهترین بخش این است که این کار را می‌توان بدون وقفه در خدمات شما انجام داد. این به اطمینان از تجربه کاربری روان کمک می کند.

استفاده کارآمد از منابع

کارایی یکی دیگر از ویژگی‌های بارز لود بالانسینگ است که تضمین می‌کند که هیچ سروری غیرفعال نیست در حالی که سایرین با توزیع یکنواخت ترافیک بیش از حد بارگذاری می‌شوند که استفاده بهینه از منابع از تامین بیش از حد و استفاده ناکافی جلوگیری می‌کند و منجر به یک زیرساخت فناوری اطلاعات مقرون به صرفه تر و سازگار با محیط زیست می‌شود.

ذخیره سازی محتوا

متعادل‌کننده‌های بار همچنین می‌توانند محتوا را در حافظه پنهان (کش) ذخیره کنند و کپی‌هایی از فایل‌هایی که اغلب به آنها دسترسی دارند را ذخیره کنند. این کار بار روی سرور را کاهش می دهد و زمان پاسخگویی را برای کاربر تسریع می کند. این وب سایت یا برنامه شما را حتی سریعتر می کند.

انعطاف پذیری و افزونگی

تعادل بار انعطاف پذیری بی نظیری را ارائه می‌دهد. این امکان اضافه کردن یا حذف یکپارچه سرورها را بدون ایجاد اختلال در سرویس فراهم می‌کند. افزونگی تضمین می‌کند که در صورت خرابی سرور، دیگران می‌توانند جای آن را بگیرند و در دسترس بودن سرویس را بدون هیچ گونه مداخله دستی حفظ کنند.

بهینه سازی عملکرد

تعادل بار با بهینه سازی عملکرد، تجربه کاربر را افزایش می‌دهد و تضمین می‌کند که درخواست ها با سریع ترین زمان پاسخ یا کمترین بار به سرور هدایت می‌شوند. خطر تبدیل شدن هر سرور به گلوگاه را کاهش می‌دهد و منجر به زمان بارگذاری سریعتر و یک برنامه یا وب سایت پاسخگوتر می‌شود.

امنیت پیشرفته

امنیت یک نگرانی کلیدی برای خدمات آنلاین است. تعادل بار به یک محیط امن تر کمک می‌کند. تخصیص یکنواخت ترافیک می‌تواند به کاهش حملات DDoS و چندین نگرانی امنیتی برجسته دیگر کمک کند. برخی از لود بالانسرها  ویژگی‌های پیشرفته‌ای مانند تخلیه SSL را ارائه می دهند که امنیت را بیشتر افزایش می دهد.

تعمیر و نگهداری ساده و ارتقاء

متعادل کننده بار باعث می‌شود تعمیر و نگهداری و ارتقاء کمتر مختل شود. سرورها را می‌توان برای تعمیر و نگهداری آفلاین کرد بدون اینکه تأثیری بر در دسترس بودن خدمات کلی بگذارد. این بدان معنی است که می‌توانید سیستم‌های خود را با کمترین تاثیر بر روی کاربر نهایی، به روز و ایمن نگه دارید.

کارایی هزینه

بهره وری هزینه یکی از مزیت‌های اصلی تعادل بار است. کسب‌وکارها می‌توانند با بهینه‌سازی استفاده از منابع و اجازه دادن به مقیاس‌پذیری، در هزینه‌های سخت‌افزار و مصرف انرژی پایین‌تر صرفه‌جویی کنند. این باعث می شود که تعادل بار نه تنها یک انتخاب فنی، بلکه از نظر اقتصادی نیز یک انتخاب هوشمندانه باشد.

اولویت بندی ترافیک

برخی از متعادل کننده‌های بار پیشرفته امکان اولویت بندی ترافیک را فراهم می‌کنند که تضمین می‌کند ابتدا درخواست‌های مهم رسیدگی شود. این امر به ویژه برای سرویس‌هایی که درخواست های حیاتی و غیر بحرانی را رسیدگی می‌کنند، اهمیت دارد و آرامش خاطر را ارائه می‌دهد که وظایف با اولویت بالا به سرعت انجام می‌شود.

مزایای راه اندازی یک سرور اختصاصی برای لود بالانسر

در حالی که روش‌های مختلف متعادل سازی بار وجود دارد، یک سرور اختصاصی مزایای مشخصی را ارائه می‌دهد. در اینجا چند مزیت راه اندازی این نوع سرور برای تعادل بار آورده شده است:

عملکرد و قابلیت اطمینان افزایش یافته است

یک سرور اختصاصی برای تعادل بار به همه منابع اجازه می‌دهد تا ترافیک شبکه را توزیع کنند که تخصیص عملکرد بالا را تضمین می‌کند. به این دلیل است که سرور می‌تواند حجم زیادی از ترافیک را بدون خطر کاهش عملکرد که ممکن است در سرورهای اشتراکی یا چند منظوره رخ دهد، مدیریت کند. این سرورها معمولا دارای سخت افزار با کیفیت بالا و زیرساخت قوی هستند. این امر قابلیت اطمینان و به روز بودن خدمات شما را بیشتر می کند.

کنترل و سفارشی سازی بیشتر

سرورهای اختصاصی به شما امکان کنترل کامل بر محیط متعادل کننده بار را می دهند. این سطح از کنترل امکان پیکربندی دقیق قوانین تعادل بار، الگوریتم ها و بررسی های سلامت را فراهم می‌کند تا اطمینان حاصل شود که ترافیک بر اساس نیازها و اولویت های خاص شما توزیع می شود. چه نیاز به اجرای بررسی‌های سلامت سفارشی، مسیریابی مبتنی بر IP یا ماندگاری جلسه داشته باشید، این سرورها به شما اجازه می‌دهند همه چیز را مطابق با نیازهای خود تنظیم کنید.

امنیت بهبود یافته

یک سرور اختصاصی برای تعادل بار می تواند وضعیت امنیتی شما را تقویت کند. متعادل کننده بار اختصاصی می تواند به عنوان یک نقطه استراتژیک برای اجرای اقدامات امنیتی پیشرفته مانند قوانین تخلیه SSL و فایروال با کنترل نقطه ورود به شبکه شما عمل نموده و کنترل امنیتی متمرکز مدیریت را تسهیل کند و در برابر تهدیدات احتمالی دفاع می‌کند.

تاخیر کاهش یافته

با قرار دادن یک سرور اختصاصی برای متعادل کردن بار در یک مرکز داده نزدیک به پایگاه کاربر خود، می توانید تاخیر قابل توجهی را کاهش دهید. این نزدیکی تضمین می‌کند که درخواست‌های کاربر به سرعت به نزدیک‌ترین سرور موجود هدایت می‌شوند. تاخیر را به حداقل می رساند و تجربه کلی کاربر را بهبود می بخشد. امروزه، جایی که حتی میلی‌ثانیه‌ها اهمیت دارند، کاهش تاخیر می‌تواند به شما مزیت رقابتی بدهد.

مدیریت و نگهداری ساده شده

مدیریت سرورهای اختصاصی برای تعادل بار می تواند ساده تر از پرداختن به یک راه حل توزیع شده یا مبتنی بر ابر باشد. با یک پلتفرم واحد، وظایف اداری مانند به روز رسانی ها، وصله ها و پیکربندی ها ساده می شوند. بسیاری از ارائه دهندگان سرور نیز خدمات مدیریتی را ارائه می دهند. این کار بار تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد و به شما امکان می دهد بر روی فعالیت های تجاری اصلی خود تمرکز کنید.

مقیاس پذیری

هنگامی که وب سایت یا برنامه شما ترافیک کاربر را افزایش می دهد، تنظیم بار شما باید با این خواسته های جدید سازگار شود. انتخاب سرورهای اختصاصی به شما امکان می دهد مقیاس را افزایش دهید. این به شما امکان می دهد هر زمان که لازم است سخت افزار سرور را با منابع بیشتری تقویت یا افزایش دهید. چنین سازگاری تضمین می کند که سیستم متعادل کننده بار شما همگام با رشد کسب و کار شما است.

مقرون به صرفه بودن

اگرچه سرمایه گذاری اولیه در سرورهای اختصاصی ممکن است بیشتر از راه حل های دیگر به نظر برسد، مزایای بلند مدت آن می تواند باعث صرفه جویی در هزینه شود. بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان می تواند رضایت و وفاداری مشتری را افزایش دهد به طور بالقوه می تواند سود را افزایش دهد. کارایی و مقیاس پذیری این سرورها می تواند نیاز به سخت افزار یا خدمات اضافی را کاهش دهد و هزینه های فناوری اطلاعات را کاهش دهد.

نتیجه‌گیری

تسلط بر اجرای متعادل کننده بار می تواند به شما کمک کند زیرساخت فناوری اطلاعات خود را در برابر خرابی و افزایش ترافیک تقویت کنید. هدف آموزش فوق این است که شما را به دانش و مهارت هایی مجهز کند تا کارایی و قابلیت اطمینان شبکه خود را از طریق استراتژی های موثر متعادل سازی بار افزایش دهد.