Load balancer

Load balancer (mechanizm równoważenia obciążenia) to element infrastruktury sieciowej, który rozdziela przychodzący ruch między wiele serwerów obsługujących tę samą usługę. Jego celem jest zapobieganie przeciążeniu pojedynczej maszyny oraz zapewnienie wysokiej wydajności i ciągłości działania aplikacji.

Na czym polega działanie load balancera

Load balancer stoi na wejściu do grupy serwerów (tzw. puli backendów) i dla każdego żądania decyduje, do której maszyny je skierować. Decyzję podejmuje na podstawie algorytmu równoważenia. Do najpopularniejszych należą: round robin (rotacyjne przekazywanie żądań po kolei), least connections (do serwera z najmniejszą liczbą aktywnych połączeń) oraz warianty ważone, uwzględniające różną moc maszyn. Kluczową funkcją są kontrole stanu (health checks) — load balancer regularnie sprawdza dostępność serwerów i automatycznie wyłącza z rotacji te, które przestały odpowiadać, kierując ruch wyłącznie do sprawnych węzłów.

Rozróżnia się load balancery warstwy 4 (transportowej, operujące na IP i portach) oraz warstwy 7 (aplikacyjnej, analizujące treść żądań HTTP). Te drugie potrafią kierować ruch na podstawie ścieżki URL czy nagłówków i często pełnią zarazem funkcję reverse proxy.

Zastosowanie w praktyce

Równoważenie obciążenia to fundament architektur o wysokiej dostępności. Rozproszenie ruchu między kilka serwerów pozwala nie tylko obsłużyć większy ruch, ale też przetrwać awarię pojedynczej maszyny bez przerwy w działaniu usługi. Load balancer umożliwia również skalowanie poziome — dokładanie kolejnych serwerów do klastra w miarę wzrostu obciążenia — oraz bezprzerwowe wdrożenia, gdy aktualizowane węzły są kolejno wyłączane z rotacji.

Funkcję tę pełnią zarówno dedykowane urządzenia i usługi chmurowe, jak i oprogramowanie w rodzaju Nginx czy HAProxy. Istotnym zagadnieniem przy równoważeniu obciążenia jest utrzymanie sesji użytkownika — jeśli aplikacja przechowuje stan lokalnie na serwerze, kolejne żądania tego samego klienta powinny trafiać na tę samą maszynę (tzw. sticky sessions) albo stan trzeba wynieść do współdzielonego magazynu. Sam load balancer bywa też punktem pojedynczej awarii, dlatego w krytycznych systemach zwielokrotnia się go w układzie redundantnym.