Was sind Load Balancer und wie arbeiten sie?

Bei hohen Auslastungen etwa durch eine Vielzahl von parallelen Zugriffen sind selbst moderne und performante Root Server nicht in der Lage, diese in einer angemessenen Reaktionszeit zu verarbeiten. Eine Lösung für dieses Problem stellen Load Balancer dar, die eine Lastverteilung auf unterschiedliche Instanzen durchführen und dadurch die Serverzugriffszeiten auf ein Minimum senken. Sie ermöglichen es unter anderem, die Ladezeit selbst unter extremer Nachfrage zu begrenzen. Dafür verteilen Load Balancer die eingehenden Anfragen auf eine verbundene IT-Infrastruktur und steuern gezielt angeschlossene Server an, um diese untereinander ausgleichen und koordinieren zu können. Ähnlich so wichtig ist auch der Cache einer Website.

Was ist ein Load Balancer?

Bei einem Load Balancer handelt es sich einerseits um einen Algorithmus für die Zuteilung von Ressourcen, andererseits um eine übergeordnete und teilweise abstrahierte Instanz zur Verwaltung komplexer und variabler Szenarien. Er ermöglicht es, die Kapazitäten innerhalb eines Netzwerks auf mehrere Rechner zu verteilen und Anfragen entsprechend einem ausgeglichenen Load Balancing zu koordinieren. Der Load Balancer übernimmt also zwei Aufgaben, die eine zentrale Rolle für eine effiziente IT-Infrastruktur einnehmen: Er verwaltet die Lastverteilung auf einem einzelnen Server und verhindert so, dass dieser aufgrund unzureichender Ressourcen nicht erreichbar ist oder die Serverzugriffszeiten einbrechen. Darüber hinaus organisiert er die Lastverteilung innerhalb von komplexen Systemen und gewährleistet, dass innerhalb diesen jeder Server eine identische Auslastung und Ladezeit aufweist.

Wie arbeitet ein Load Balancer?

Ein Load Balancer übernimmt die Lastverteilung, indem er als Eingangsknoten die Anfragen registriert und einer bestimmten Instanz zuweist. Das Load Balancing trifft diese Entscheidung aufgrund des aktuellen Zustands, der theoretischen wie praktischen Serverzugriffszeiten und der bereits getroffenen Entscheidung über die Verteilung der Aufgaben. Meist handelt es sich bei Diensten auf einem Server um eine statische Lastverteilung ohne exakte Prognose, bei der nicht vorhergesagt werden kann, welche Ressourcen eine Aufgabe wie lange in Anspruch nimmt. Für diese Art der Lastverteilung bieten sich zwei Verfahren an:

• Randomisierte Verteilung nach dem Zufall auf verschiedene Instanzen
• Round Robin Verfahren für kontrollierte, schrittweise Zuweisung

Auf den ersten Blick mag eine zufällige Verteilung nicht nach einem sinnvollen Load Balancing für optimale Serverzugriffszeiten aussehen. Dies gilt in der Tat, sofern lediglich wenige Prozesse betroffen sind. Mit steigender Zahl der Elemente und einer vergleichbaren, kurzen Bearbeitungszeit erweist sich das Zufallsverfahren jedoch als hocheffizient und vermeidet aufwendiges Monitoring. Das Verfahren nach Round Robin geht systematisch vor, indem es die Aufgaben nacheinander der jeweils nächsten Instanz zuweist. Ist eine Schleife durchlaufen, beginnt die Round Robin Lastverteilung wieder mit der ersten Instanz. Beide Ansätze ermöglichen eine Gewichtung, um Knoten mit niedrigen Serverzugriffszeiten und hoher Performance zu bevorzugen.

Welche Alternativen zu Load Balancer eignen sich zur Lastverteilung?

Die aktive und organisierende Lastverteilung stellt lediglich eine Methode dar, um Load Balancing durchzuführen und niedrige Serverzugriffszeiten zu gewährleisten. Ein anderes beruht auf einer effizienten Trennung der Aufgaben innerhalb der IT-Infrastruktur, indem zum Beispiel eine Isolation von rechen- oder sicherheitskritischen Prozeduren, internen Prozessen und Risikoanwendungen wie öffentlichen Anbindungen stattfindet. Dies beschränkt die Auswirkungen zum Beispiel von Attacken durch DDoS auf einen begrenzten Bereich und ermöglicht es, dass die Serverzugriffszeiten außerhalb der betroffenen Segmente nicht beeinträchtigt werden.

Welche Anwendungen bieten sich als Load Balancer an?

Für das Load Balancing bietet sich eine Integration auf unterschiedlichen Ebenen an. Sie können etwa als Modul in einen Apache 2 Server integriert werden, um die Ladezeit von Webseiten direkt zu optimieren. Andere Webserver wie etwa NGINX lassen sich selbst als direkte Load Balancer einsetzen, um Anfragen an weitere Server zu verteilen. Viele Provider bieten die Lastverteilung als optionalen Service für eigene und fremde Root Server sowie VPS an, damit Kunden die oft komplexe Installation und Konfiguration nicht selbst übernehmen müssen und trotzdem von den Vorteilen wie raschen Serverzugriffszeiten profitieren.

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