مدیریت حجم بالای درخواستهای کاربران بدون ایجاد اختلال در سرویس، یکی از چالشهای فنی و پیچیده برای مدیران زیرساخت بهشمار میرود. زمانی که تمام فشار پردازشی تنها روی یک سرور متمرکز شود، سرعت پاسخدهی به شدت افت کرده و در نهایت، وبسایت یا اپلیکیشن از دسترس خارج خواهد شد. برای جلوگیری از ایجاد این گلوگاه و تضمین پایداری همیشگی منابع، از ابزاری واسط به نام لودبالانسر استفاده میشود. این ابزار با ایفای نقش به عنوان یک نقطه ورود واحد، مانع از اشباع شدن ظرفیت یک سرور خاص شده و ریسک خرابی کل سیستم را به حداقل میرساند. در ادامه بررسی خواهیم کرد که تکنولوژی لودبالانسر چگونه کار میکند و چرا برای هر کسبوکار آنلاین رو به رشدی ضروری است.
منظور از لود بالانسینگ (Load Balancing) چیست؟
برای اینکه دقیقا بدانیم لودبالانسینگ چیست، باید به ترافیک به چشم یک جریان عظیم داده نگاه کنیم. لود بالانسینگ یا متعادلسازی بار، به فرآیند توزیع هوشمندانه و کارآمد ترافیک ورودی شبکه میان گروهی از سرورهای بکاند گفته میشود. اگر بخواهیم دقیقتر بگوییم که لودبالانسینگ چیست، باید آن را استراتژی مدیریت منابع بدانیم؛ استراتژیای که تضمین میکند هیچ سروری زیر بار فشار بیش از حد درخواستها از کار نیفتد.
زمانی که شما یک وبسایت پربازدید یا اپلیکیشن سازمانی دارید، اتکا به یک منبع پردازشی واحد ریسک بالایی دارد. در اینجا مفهوم لود بالانس وارد عمل میشود تا درخواستها را به شکلی متعادل تقسیم کند. این فرآیند معمولا در معماریهایی که از کلاستر سرور (گروهی از سرورها که با هم کار میکنند) استفاده میکنند، نقش مهمی دارد. با اجرای صحیح لود بالانسینگ، اگر یکی از نودهای کلاستر دچار مشکل شود، ترافیک به صورت خودکار به سایر نودهای سالم هدایت شده و سرویسدهی مختل نمیشود.
لود بالانسر چیست؟
حال که با فرآیند توزیع بار آشنا شدیم، باید بدانیم که وظیفه اجرای این عملیات مهم بر عهده لودبالانسر است. اگر بخواهیم تعریفی دقیق و فنی ارائه دهیم که لود بالانسر چیست، باید آن را یک مولفه سختافزاری یا راهکار نرمافزاری در نظر بگیریم که در لایه ورودی شبکه مستقر شده و به عنوان دروازه اصلی، مدیریت و توزیع درخواستها را انجام میدهد.
این ابزار دقیقا میان کلاینت و مجموعهای از سرورهای بکاند قرار میگیرد. تمامی درخواستهای ورودی ابتدا توسط لودبالانسر دریافت میشوند و سپس این سیستم بر اساس قوانین از پیش تعیین شده و وضعیت لحظهای سرورها، تصمیم میگیرد که هر درخواست را به کدام نود ارسال کند. این رویکرد حتی در معماریهای تکسرور قدرتمند که سرویسهای متعددی را میزبانی میکنند نیز کاربرد دارد تا تخصیص منابع به بهینهترین شکل ممکن صورت پذیرد.
استفاده از این ابزار تنها مختص به شرکتهای بزرگ نیست؛ حتی کسبوکارهایی که برای میزبانی سرویسهای ضروری خود از یک سرور اختصاصی قدرتمند استفاده میکنند نیز ممکن است برای توزیع ترافیک بین سرویسهای داخلی یا دیتابیسها، به نسخههای نرمافزاری لودبالانسر نیاز پیدا کنند تا از حداکثر توان سختافزار خود بهره ببرند.
مزایای استفاده از لود بالانسر در سرور
پیادهسازی این تکنولوژی در زیرساخت شبکه، مزایایی فراتر از تقسیم ترافیک دارد. اصلیترین مزایای به کارگیری لودبالانسر عبارتند از:
- افزایش پایداری و در دسترس بودن: مهمترین مزیت، حذف نقطه شکست است. اگر سروری از مدار خارج شود، لودبالانسر بلافاصله آن را شناسایی کرده و ترافیک را به سایر سرورها میفرستد.
- مقیاسپذیری آسان: با افزایش کاربران، شما میتوانید بدون ایجاد وقفه در سرویس، سرورهای جدیدی به مدار اضافه کنید. این ویژگی بهخصوص برای کسانی که از چندین سرور مجازی برای کنترل و هدایت ترافیک استفاده میکنند بسیار کاربردی است؛ چرا که میتوانند به راحتی منابع خود را گسترش دهند.
- بهینهسازی عملکرد و زمان پاسخدهی: لودبالانسر میتواند درخواست کاربر را به نزدیکترین یا خلوتترین سرور از نظر جغرافیایی و منابع ارسال کند که موجب افزایش سرعت بارگذاری سایت میشود.
- امنیت بیشتر: بسیاری از لودبالانسرها قابلیتهای امنیتی نظیر جلوگیری از حملات DDoS ارائه میدهند و میتوانند ترافیک مخرب را قبل از رسیدن به سرور اصلی دفع کنند.
نحوهی کار لود بالانسر
عملکرد لودبالانسر تنها به هدایت ساده ترافیک محدود نمیشود، بلکه شامل یک چرخه مداوم از پایش وضعیت و تصمیمگیری آنی است. این ابزار برای اینکه لود بالانسینگ را به درستی انجام دهد، دو مرحله کلیدی را دنبال میکند:
- بررسی سلامت سرورها: لودبالانسر به صورت دورهای و مداوم بستههایی را برای بررسی وضعیت سرورها ارسال میکند. اگر سروری پاسخ ندهد یا با خطای داخلی مواجه شده باشد، آن را به طور موقت از لیست سرورهای فعال حذف میکند تا ترافیک به سمت یک مقصد معیوب هدایت نشود.
- انتخاب سرور مقصد: پس از اطمینان از سلامت سرورها، بر اساس الگوریتم انتخاب شده، درخواست کاربر هدایت میشود. برخی از رایجترین الگوریتمها عبارتند از:
- Round Robin: درخواستها به صورت نوبتی و چرخشی بین سرورها تقسیم میشوند.
- Least Connections: درخواست جدید به سروری ارسال میشود که کمترین تعداد اتصال فعال را در آن لحظه دارد.
- IP Hash: بر اساس آدرس IP کاربر، سرور مشخصی انتخاب میشود تا در مراجعات بعدی نیز به همان سرور متصل شود.
انواع لود بالانسرها
برای اینکه بهتر بدانیم لودبالانسینگ چیست و چگونه در معماریهای مختلف پیادهسازی میشود، باید با دستهبندیهای مختلف این ابزار آشنا شویم. لودبالانسرها معمولا در دو دستهبندی کلی بررسی میشوند.
- سختافزاری: دستگاههای فیزیکی قدرتمندی هستند که به صورت اختصاصی برای مدیریت ترافیکهای سنگین طراحی شدهاند. این تجهیزات اگرچه عملکرد و امنیت بسیار بالایی دارند، اما هزینه راهاندازی و نگهداری آنها قابل توجه است.
- نرمافزاری: این نوع لودبالانسر روی سرورهای معمول نصب میشود و انعطافپذیری بالایی دارد. نمونههای معروفی مانند Nginx یا HAProxy از این دستهاند که امروزه به دلیل هزینه کمتر و قابلیت ارتقای آسان، بسیار محبوب شدهاند.
چه زمانی از لود بالانسر استفاده کنیم؟
شاید برای بسیاری از مدیران وبسایتها سوال باشد که دقیقا چه زمانی نیاز به پیادهسازی لود بالانس دارند؟ به طور کلی، هر زمان که معماری سیستم شما از یک سرور واحد فراتر رود یا نیاز به پایداری صددرصدی داشته باشید، ملزم به استفاده از این تکنولوژی خواهید شد.
اگر ترافیک ورودی وبسایت شما نوسانات شدیدی دارد یا در حال رشد سریع است، اتکا به یک سرور منطقی نیست. همچنین در سرویسهای حساس که حتی یک ثانیه قطعی میتواند خسارات مالی یا اعتباری به همراه داشته باشد، حضور لودبالانسر برای تضمین در دسترس بودن سرویس ضروری است.
علاوه بر این، زمانی که قصد دارید بدون قطع کردن سرویس، تغییراتی در زیرساخت ایجاد کنید یا مثلا یکی از سرورها را بهروزرسانی کنید، لودبالانسر با هدایت ترافیک به سایر نودها، امکان تعمیر و نگهداری بدون اختلال را فراهم میکند.
جمع بندی
توزیع هوشمند ترافیک در زیرساختهای مدرن وب، یک ضرورت برای بقای کسبوکارهای آنلاین محسوب میشود. استفاده از لودبالانسر به عنوان راهکاری کارآمد، با حذف گلوگاههای پردازشی و نقاط شکست، پایداری و در دسترس بودن سرویسها را تضمین میکند.
این ابزار با پایش مداوم سلامت سرورها و بهرهگیری از الگوریتمهای دقیق مسیریابی در لایههای مختلف شبکه، درخواستهای کاربران را به بهینهترین مقصد هدایت میکند. در نهایت، پیادهسازی معماری مبتنی بر لود بالانسینگ، علاوه بر افزایش چشمگیر سرعت پاسخدهی و رضایت کاربران، بستر لازم برای مقیاسپذیری و توسعه زیرساخت بدون ایجاد اختلال در عملکرد سیستم را فراهم میکند.
