Load Balancing: Maximale Netzwerkeffizienz durch gleichmäßige Lastverteilung!

In der heutigen sich schnell verändernden Businesswelt, setzen zunehmend mehr Unternehmen auf webbasierte Dienste und E-Commerce-Angebote, um mit den Entwicklungen Schritt zu halten sowie die Geschäftstätigkeiten effizienter und effektiver zu formen. Allerdings führt der zunehmende Netzwerkverkehr zu einer höheren Belastung der IT-Infrastruktur und damit zu potenziellen Engpässen, Behinderungen oder auch Dienstunterbrechungen. Um zu garantieren, dass Webanwendungen und Webdienste genauso bei hohen und unplanmäßigen Lastspitzen eine große Verfügbarkeit und optimale Leistung haben, ist der Gebrauch von Load Balancing unerlässlich. Aber was ist „Load Balancing“ eigentlich? Wie wirkt es und warum ist der Gebrauch leistungsstarker Load Balancer für moderne Unternehmen unerlässlich? Der folgende Artikel liefert Antworten auf diese Unklarheiten und bietet Ihnen einen gegliederten Überblick über das Thema.

Die Geschäftswelt verändert sich heute rascher als jemals zuvor. Fortschrittliche digitale Technologien bieten Unternehmen nahezu unbegrenzten Zugang zu exquisiten Informationsquellen wie auch Ressourcen, welche zur besseren Gestaltung von Interaktionen, Kommunikationsprozessen sowie Geschäftstätigkeiten genutzt werden können. Besonders der wachsende Einsatz webbasierter Dienste und E-Commerce-Angebote zeigt diese Dynamik deutlich.

Derzeitige fachkundige Einschätzungen gehen hiervon aus, dass der E-Commerce-Markt zwischen 2022 und 2027 mit einer durchschnittlichen jährlichen Rate von 27,15 % steigen wird. In diesem Zeitraum wird die Marktgröße voraussichtlich um 12.951,56 Milliarden USD steigen.

Mit diesem Progress wachsen aber auch die Ansprüche der Benutzer an die Verfügbarkeit und Performance von Webanwendungen wie auch Webdiensten. Das erhöht noch einmal die Netzwerklasten und somit die Gefahr von Überlastungen, Verzögerungen oder Dienstunterbrechungen. Eine Option, dem Ganzen entgegenzuwirken, ist die Beschaffung von kostspieliger sowie leistungsstärkerer Servertechnologie. Es besteht jedoch eine ebenso effiziente Alternative – der Einsatz von Load Balancing.

Was versteht man unter Load Balancing?

Load Balancing, ebenfalls Lastenausgleich betitelt, ist eine Verfahrensweise zur Zuordnung von Netzwerkverkehr oder Arbeitslasten auf mehrere Hardware-Ressourcen wie Computer, Server oder Netzwerkgeräte. Dabei geht es vor allem darum, Überlastungen sowie Verluste einzelner Ressourcen zu umgehen und gleichzeitig die Gesamtleistung, Effizienz sowie Kapazität der existierenden IT-Landschaft zu verbessern.

Hier kann das Load Balancing auf unterschiedlichen Ebenen durchgeführt werden, etwa auf der Netzwerkebene, auf der Anwendungsebene sowie auf der Serverebene.

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

Load Balancing: Funktionsweise!

Um die Netzwerklast optimal zu verteilen wie auch eine effiziente Nutzung der verfügbaren IT-Ressourcen zu gewährleisten, werden sogenannte Load Balancer sowie unterschiedliche Algorithmen gebraucht, die auf dem Domain Name System (DNS) aufbauen.

Bei Load Balancern dreht es sich um Hardware-Geräte oder Software-Lösungen, die den eingehenden Netzwerkverkehr auf verschiedene IT-Ressourcen wie Server, Router oder Firewalls aufteilen, um eine optimale Lastverteilung zu erzielen und die Verfügbarkeit der Anwendung zu optimieren.

Die Funktionsweise eines Load Balancers beinhaltet dabei meist die folgenden Steps:

1. Der Load Balancer empfängt eine Anfrage des Clients.
2. Der Load Balancer entscheidet aufgrund von Algorithmen, was für ein Server die Anfrage verarbeiten soll.
3. Der Load Balancer leitet die Anfrage an den ausgewählten Server weiter.
4. Der Server überarbeitet die Anfrage und sendet die Antwort an den Load Balancer zurück.
5. Der Load Balancer sendet die Rückmeldung an den Client.

Der Vorgang wird für jegliche Anfrage durchlaufen. Wenn einer der Server nicht funktioniert, kann der Load Balancer automatisch erkennen, dass der Server nicht mehr verfügbar ist und die Anfragen an anderweitige Server umadressieren, um eine Auslastung auf mehrere Server zu verteilen ebenso wie die Verfügbarkeit der Anwendung beizubehalten.

Load Balancing: Die unterschiedlichen Verfahren auf einen Blick!

Wie schon gesagt gibt es unterschiedliche Load Balancing-Algorithmen, welche von Load Balancern genutzt werden, um die Belastung auf die verschiedenen IT-Ressourcen zu aufteilen und eine optimale Leistung der Benutzung zu gewährleisten. Die Wahl des passenden Algorithmus hängt von verschiedenen Punkten ab, etwa der Art der Anwendung, der Anzahl der Server oder auch der Art des Unternehmensnetzwerks.

Im Nachfolgenden werden ein paar gängige Algorithmen und deren Funktionsweise erklärt
• Round-Robin: Bei dem Algorithmus werden die Anfragen in einem einheitlichen Kreislauf auf die möglichen Server verteilt. Der erste Client wird an den ersten Server geleitet, der zweite an den zweiten Server etc. Wenn die Gesamtheit der Server einmal bedient wurden, beginnt der Algorithmus wieder von vorn.
• Least Connections: Bei dem Algorithmus wird die Nachfrage an den Server geleitet, der die minimalste Anzahl an aktiven Verkettungen hat. Dies ist nützlich, wenn die Erfordernisse an die Betriebsmittel der Server unterschiedlich sind.
• IP-Hash: Bei diesem Algorithmus wird der Hashwert einer IP-Adresse des Clients bestimmt und der Load Balancer schickt die Anfrage an den Server weiter, dessen Hashwert am nächsten ist. Das stellt sicher, dass Anfragen von den gleichen Clients immer an den gleichen Server gesendet werden.
• Least Response Time: Bei diesem Algorithmus wird die Anfrage an den Server weitergeleitet, welcher die geringste Antwortzeit hat. Der Load Balancer misst die Zeitspanne, die gebraucht wird, um eine Anfrage zu bearbeiten und leitet sie an den besten Server weiter.
• Random: Bei diesem Algorithmus wird die Anfrage wahllos an einen der verfügbaren 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 welchem jeder Server mit einem Gewichtsfaktor versehen wird. Dies stellt sicher, dass die Belastung auf die Server entsprechend ihrer Kapazität verteilt wird.

Die Vorteile eines ausgewogenen Load Balancings!

Load Balancing bietet Firmen eine Menge von Vorteilen. Dazu gehören insbesondere:

• Verbesserung der Verfügbarkeit: Load Balancing garantiert dafür, dass Anwendungen und Dienste auch dann verfügbar bleiben, wenn ein Server wegfällt. Anfragen werden selbstständig an alternative Server geleitet, was einen nahtlosen Betrieb gewährleistet.
• Steigerung der Skalierbarkeit: Load Balancing gewährt es, Ressourcen anpassungsfähig sowie automatisch anzubieten, um Spitzenbelastungen zu meistern. Unternehmen können beweglich auf Modifikationen in der Nachfrage reagieren und die Anwendungen und Dienste rasch anpassen.
• Verbesserung der Performance: Load Balancing garantiert, dass Anfragen rasch und effektiv bearbeitet werden. Die Lastverteilung unterbindet, dass Server überlastet werden, was zu einer optimierten Leistungsfähigkeit der Anwendungen und Dienste führt.
• Optimierung der Netzwerkauslastung: Load Balancing verteilt die Last auf mehrere Server, was eine Auslastung des Netzwerks optimiert. Anfragen werden schnell und effektiv verarbeitet, was zu einer optimierten Nutzung der verfügbaren Ressourcen führt.
• Senkung der Kosten: Load Balancing ermöglicht es Firmen, die IT-Ressourcen besser zu nutzen und Unkosten einzusparen. Da Anwendungen und Dienste auf mehrere Server verteilt werden können, müssen Firmen weniger in teure Hardware investieren und können ihre Ressourcen passender gebrauchen.

Fazit: Mehr Effizienz, mehr Leistung, mehr Erfolg!

Fakt ist: In einer digitalisierten Geschäftswelt, in welcher 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 erreichen, indem es den eingehenden Netzwerkverkehr intelligent auf die möglichen IT-Ressourcen verteilt. Unternehmen können somit gewährleisten, dass ihre Systeme immer verfügbar und reaktionsfähig sind, selbst bei Spitzenlasten oder Ausfällen von Servern.