Load Balancing: Maximale Netzwerkeffizienz durch gleichmäßige Lastverteilung!

In der derzeitigen sich rasch verändernden Geschäftswelt, setzen immer mehr Unternehmen auf webbasierte Dienste und E-Commerce-Angebote, um mit den Entwicklungen Schritttempo zu halten sowie die Geschäftstätigkeiten effizienter und effektiver zu gestalten. Allerdings führt der zunehmende Netzwerkverkehr zu einer höheren Belastung der IT-Infrastruktur und somit zu möglichen Engpässen, Behinderungen oder auch Dienstunterbrechungen. Um sicherzustellen, dass Webanwendungen sowie Webdienste genauso bei enormen und unplanmäßigen Lastspitzen eine große Verfügbarkeit und optimale Performance haben, ist der Einsatz von Load Balancing unentbehrlich. Doch was ist „Load Balancing“ eigentlich? Wie wirkt es und warum ist der Einsatz leistungseffektiver Load Balancer für moderne Firmen unerlässlich? Der folgende Artikel bringt Antworten auf diese Fragen und gibt Ihnen einen gegliederten Gesamtüberblick über das Thema.

Die Businesswelt ändert sich heute schneller als je zuvor. Fortschrittliche digitale Technologien eröffnen Firmen nahezu unerschöpflichen Zugang zu wertvollen Informationsquellen wie auch Ressourcen, welche zur effizienteren Strukturierung von Interaktionen, Kommunikationsprozessen und Geschäftstätigkeiten genutzt werden können. Insbesondere der wachsende Einsatz webbasierter Dienste und E-Commerce-Angebote zeigt diese Entwicklung merklich.

Aktuelle Prognosen gehen hiervon aus, dass der E-Commerce-Markt zwischen 2022 und 2027 mit einer durchschnittlichen jährlichen Rate von 27,15 % wachsen wird. In diesem Zeitintervall wird die Marktgröße voraussichtlich um 12.951,56 Milliarden USD ansteigen.

Mit diesem Fortschritt wachsen aber ebenso die Wünsche der Nutzer an die Verfügbarkeit sowie Performance von Webanwendungen und Webdiensten. Das erhöht wiederum die Netzwerklasten und somit die Gefahr von Überlastungen, Verzögerungen oder Dienstunterbrechungen. Eine Möglichkeit, dem Ganzen entgegenzuwirken, ist die Beschaffung von teurer sowie leistungsstärkerer Servertechnologie. Es besteht jedoch eine ebenso leistungsfähige Ausweichlösung – der Gebrauch von Load Balancing.

Was ist Load Balancing?

Load Balancing, ebenfalls Lastenausgleich genannt, ist eine Verfahrensweise zur Zuordnung von Netzwerkverkehr oder auch Arbeitslasten auf mehrere Hardware-Ressourcen wie Computer, Server oder auch Netzwerkgeräte. Hierbei geht es vor allem darum, Überlastungen sowie Ausfälle einzelner Ressourcen zu vermeiden sowie gleichzeitig die Gesamtleistung, Effizienz sowie Kapazität der existierenden IT-Landschaft zu optimieren.

Dabei kann das Load Balancing auf verschiedenen Ebenen durchgeführt werden, wie auf der Netzwerkebene, auf der Anwendungsebene sowie auf der Serverebene.

• Netzwerkebene: Auf der Netzwerkebene wird der Netzwerkverkehr auf verschiedene Netzwerkgeräte wie Router oder Switches verteilt.
• Anwendungsebene: Auf der Anwendungsebene werden Anfragen an unterschiedliche Server weitergeleitet, basierend auf der Art der Anfrage oder auch anderen Kriterien.
• Serverebene: Auf der Serverebene werden Anfragen auf unterschiedliche Vorgänge oder Threads verteilt, die auf einem Server durchgeführt werden.

Wie funktioniert Load Balancing?

Um die Netzwerklast bestens zu verteilen wie auch eine effiziente Nutzung der möglichen IT-Ressourcen zu gewährleisten, werden sogenannte Load Balancer und verschiedene Algorithmen gebraucht, die auf dem Domain Name System (DNS) basieren.

Bei Load Balancern dreht es sich um Hardware-Geräte oder auch Software-Lösungen, welche den ankommenden Netzwerkverkehr auf verschiedene IT-Ressourcen wie Server, Router oder Firewalls verteilen, um eine perfekte Auslastungsverteilung zu erzielen und die Verfügbarkeit der Anwendung zu verbessern.

Die Funktionsweise eines Load Balancers umfasst hierbei meist die folgenden Schritte:

1. Der Load Balancer empfängt eine Mail des Clients.
2. Der Load Balancer wählt aufgrund von Algorithmen, welcher Server die Anfrage bearbeiten soll.
3. Der Load Balancer führt die Anfrage an den ausgewählten Server weiter.
4. Der Server bearbeitet die Anfrage und schickt die Antwort an den Load Balancer zurück.
5. Der Load Balancer schickt die Rückmeldung an den Client.

Dieser Vorgang wird für jegliche Anfrage wiederholt. Wenn einer der Server nicht funktioniert, kann der Load Balancer selbstständig erkennen, dass der Server nicht mehr bereit ist und die Anfragen an anderweitige Server umleiten, um eine Auslastung auf verschiedene Server zu verteilen und die Nutzbarkeit der Anwendung aufrechtzuerhalten.

Welche Load Balancing Verfahren gibt es?

Wie bereits gesagt gibt es unterschiedliche Load Balancing-Algorithmen, die von Load Balancern genutzt werden, um die Last auf die unterschiedlichen IT-Ressourcen zu verteilen und eine optimale Performanz der Anwendung zu gewährleisten. Die Auswahl des passenden Algorithmus hängt von verschiedenen Punkten ab, beispielsweise der Art und Weise der Anwendung, der Zahl der Server oder der Form des Unternehmensnetzwerks.

Im Folgenden werden ein paar gängige Algorithmen und ihre Arbeitsweise erklärt

• Round-Robin: Bei diesem Algorithmus werden die Anfragen in einem gleichmäßigen Ablauf auf die möglichen Server verteilt. Der erste Client wird an den ersten Server geschickt, der zweite an den zweiten Server usw. Wenn die Gesamtheit der Server einmal bedient wurden, beginnt der Algorithmus wieder von vorne.
• Least Connections: Bei diesem Algorithmus wird die Anfrage an den Server geleitet, der die geringste Anzahl an aktiven Verkettungen hat. Das ist praktisch, wenn die Erfordernisse an die Ressourcen der Server verschieden sind.
• IP-Hash: Bei diesem Algorithmus wird der Hashwert der IP-Adresse des Clients berechnet und der Load Balancer schickt die Anfrage an den Server weiter, dessen Hashwert am nächsten liegt. Dies stellt sicher, dass Anfragen von denselben Clients stets an denselben Server gesendet werden.
• Least Response Time: Bei diesem Algorithmus wird die Anfrage an den Server weitergeleitet, der die minimalste Antwortzeit hat. Der Load Balancer bemisst die Zeitspanne, welche gebraucht wird, um die Anfrage zu verarbeiten und schickt sie an den schnellsten Server weiter.
• Random: Bei dem Algorithmus wird die Anfrage zufällig an einen der möglichen Server weitergeleitet. Das kann nützlich sein, wenn die Anfragen ausgeglichen auf die Server verteilt werden sollen.
• Weighted Round Robin: Das ist eine Ausweitung des Round-Robin-Algorithmus, bei dem jeder Server mit einem Gewichtsfaktor ausgestattet wird. Das garantiert, dass eine Belastung auf die Server angemessen ihrer Kapazität verteilt wird.

Load Balancing: Welche Vorteile gibt es?

Load Balancing bietet Firmen eine Menge von Vorzügen. Hierzu gehören vor allem:

• Verbesserung der Verfügbarkeit: Load Balancing garantiert hierfür, dass Anwendungen sowie Dienste selbst dann verfügbar bleiben, wenn ein Server wegfällt. Anfragen werden automatisch an andere Server weitergeleitet, was einen nahtlosen Betrieb gewährleistet.
• Steigerung der Skalierbarkeit: Load Balancing ermöglicht es, Ressourcen anpassungsfähig sowie automatisch bereitzustellen, um Spitzenbelastungen zu meistern. Unternehmen können beweglich auf Änderungen in der Nachfrage reagieren und die Anwendungen und Dienste schnell adjustieren.
• Verbesserung der Performance: Load Balancing sorgt dafür, dass Anfragen rasch und effizient verarbeitet werden. Die Lastverteilung verhindert, dass Server überlastet werden, was zu einer optimierten Performance der Anwendungen und Dienste führt.
• Optimierung der Netzwerkauslastung: Load Balancing verteilt die Belastung auf mehrere Server, was die Auslastung des Netzwerks verbessert. Anfragen werden rasch und effektiv bearbeitet, was zu einer besseren Verwendung der möglichen Ressourcen leitet.
• Senkung der Kosten: Load Balancing gewährt es Firmen, ihre IT-Ressourcen besser zu verwenden und Unkosten einzusparen. Zumal Anwendungen und Dienste auf unterschiedliche Server aufgeteilt werden können, müssen Firmen nicht so viel in teure Hardware investieren und können die eigenen Ressourcen passender gebrauchen.

Fazit: Höchste Zeit die Performance und Stabilität Ihrer IT-Infrastruktur und Netzwerke zu verbessern!

Fakt ist: In der heutigen digitalisierten Geschäftswelt, in der eine Nutzbarkeit und Leistungsfähigkeit von IT-Infrastrukturen, Webanwendungen sowie Webdiensten von ausschlaggebender Bedeutung sind, ist Load Balancing eine unersetzbare Technologie. Es ermöglicht Unternehmen, eine vorteilhaftere Skalierbarkeit, Verfügbarkeit und Leistung ihrer Webanwendungen und Webdienste zu schaffen, indem es den eingehenden Netzwerkverkehr smart auf die möglichen IT-Ressourcen aufteilt. Unternehmen können dadurch sicherstellen, dass die Systeme immer verfügbar wie auch reaktionsfähig sind, auch bei Spitzenlasten oder Ausfällen von den Servern.

Du bist IT-Dienstleister: Du bist an unserem Blogartikel Plus Abo interessiert? Dann freuen wir uns auf Deine Kontaktaufnahme per Mail an ingo.luecker@itleague.de.