6. April 2022 | Technische

Gibt es einen Unterschied zwischen dem Konzept des Lastenausgleichs und des Inhaltswechsels in Webanwendungen? Lastenausgleichsprogramme verteilen Anfragen auf mehrere Server, um mehr Datenverkehr zu verarbeiten, als ein Server allein könnte.

Sie können Ihre Webanwendungen skalieren, ohne zusätzliche Hardware oder Software hinzuzufügen. Darüber hinaus können Sie durch Lastenausgleich weniger Ressourcen verbrauchen, als dies sonst erforderlich wäre, wenn alle eingehenden Anfragen von nur einem Server verarbeitet würden.

Beim Content Switching hingegen werden Benutzer von einer Seite auf eine andere umgeleitet, wenn der aktuelle Server ihre Anfrage nicht bearbeiten kann. In diesem Artikel werden wir den Unterschied zwischen den beiden Konzepten erläutern.

Übersicht zum Lastenausgleich

Ein Load Balancer verteilt eingehende Anfragen auf mehrere Server. Er entscheidet nicht, welcher Server eine bestimmte Anfrage beantworten soll. Stattdessen leitet er die Anfrage einfach an einen verfügbaren Server weiter. Ein Load Balancer verwendet normalerweise Round-Robin-Scheduling, bei dem er bei jeder neuen Anfrage diese an den nächsten verfügbaren Server sendet.

Um diese Funktion zu erreichen, muss der Load Balancer wissen, an welche IP-Adresse die Anforderung gesendet werden soll. Daher muss der Load Balancer Zugriff auf Konfigurationsinformationen haben.

Beispielsweise muss ein Load Balancer möglicherweise den Namen des Computers kennen, auf dem die Webanwendung gehostet wird, seine IP-Adresse, Portnummer usw.

Load Balancer bieten auch andere Funktionen wie SSL-Terminierung, Caching, Überwachung, Failover usw. Diese Funktionen werden später im Artikel ausführlich beschrieben.

Lastenausgleichstypen

Heutzutage werden drei Arten des Lastausgleichs verwendet: Round Robin (RR), Weighted Random (WR) und Least Connections (LC).Round Robin (RR):

Diese Art der Lastverteilung funktioniert wie ein Telefonsystem mit Wählscheibe. Wenn ein Anruf in die Vermittlungsstelle eingeht, durchläuft er Verbindungen, bis er das Ziel erreicht. Jeder Verbindung ist ein bestimmtes Gewicht zugeordnet.

Wenn keine freien Verbindungen mehr vorhanden sind, wird der Anruf abgebrochen. Bei RR variieren die den verschiedenen Verbindungen zugewiesenen Gewichte im Laufe der Zeit. Dadurch werden die Anrufe gleichmäßig auf die verfügbaren Server verteilt.

Weighted Random (WR): Weist jedem Server einen festen Prozentsatz der Gesamtbandbreite zu. Wenn also 10 Server vorhanden sind und 5 % der Gesamtbandbreite zugewiesen werden, erhält jeder Server 5 % der Gesamtkapazität. Das bedeutet, dass der erste Server 50 % der Kapazität erhält, der zweite Server 25 % usw. Least Connections (LC):

Mit LC sendet der Load Balancer nur Anfragen an den am wenigsten ausgelasteten Server. Wenn alle Server gleichmäßig ausgelastet sind, wählt der Load Balancer immer den am wenigsten ausgelasteten Server aus.

Der Hauptvorteil von WR besteht darin, dass es eine bessere Leistung bietet, da es keine speziellen Einstellungen auf den Servern erfordert. Es benötigt jedoch mehr Speicher und CPU-Zyklen als RR. Der Hauptnachteil von WR besteht darin, dass es Probleme verursachen kann, wenn sich die Arbeitslast auf den Servern erheblich ändert.

Übersicht zum Inhaltswechsel

Wenn ein Benutzer eine bestimmte URL anfordert, erwartet er, an dieser Stelle Inhalte zu sehen. Manchmal erreicht die Anforderung jedoch aufgrund von Netzwerkproblemen nicht den Server, auf dem die angeforderte Ressource gehostet wird.

In diesen Fällen erhält der Benutzer eine Meldung, dass die Seite nicht gefunden werden kann oder dass der Server vorübergehend nicht verfügbar ist. Dies wird als „404 Not Found“-Fehler bezeichnet. Um dieses Problem zu vermeiden, können Sie eine Technik namens „Content Switching“ verwenden. Beim Content Switching leitet der Load Balancer die Anforderung des Clients an einen anderen Server um, der dieselbe Ressource hostet, wenn eine Anforderung für eine bestimmte Ressource fehlschlägt. Auf diese Weise werden dem Benutzer niemals 404-Fehler angezeigt.

Ihr Load Balancer muss wissen, wie eine Umleitung durchgeführt wird, um Content Switching zu implementieren. Dies geschieht mithilfe eines HTTP-Antwortcodes namens 302. Eine 302-Antwort weist den Browser an, eine neue Anfrage an einen anderen Ort zu senden.

Darüber hinaus sollte der Load Balancer in der Lage sein, zu bestimmen, welche Ressourcen auf welchen Servern gehostet werden. Dazu verwendet er eine Funktion namens DNS Name Server (DNS NS). DNS NS übersetzt Hostnamen in IP-Adressen. Der Load Balancer muss auf Informationen zur DNS-Konfiguration der Website zugreifen, um Content Switching zu erreichen. Er muss beispielsweise wissen, wo sich der DNS-Nameserver befindet und welche IP-Adresse er hat.

Dies geschieht, indem Sie den Load Balancer als DNS-Weiterleitung konfigurieren. Sie konfigurieren die DNS-Weiterleitung so, dass Abfragen an den entsprechenden DNS-Nameserver gesendet werden.

Sobald der DNS-Forwarder weiß, wo sich der DNS-Nameserver befindet, leitet er die Abfrage an den Server weiter. Nach Erhalt der Antwort vom DNS-Nameserver gibt der Load Balancer die IP-Adresse des Servers zurück, auf dem die angeforderte Ressource gehostet wird.

Es ist wichtig zu beachten, dass virtuelle Server kein Content Switching unterstützen. Sie geben einen 404-Statuscode zurück.

Ein virtueller Server ist eine logische Darstellung eines physischen Servers. Jeder virtuelle Server hat seine eigene IP-Adresse und Portnummer. Virtuelle Server werden verwendet, um Fehlertoleranz zu gewährleisten. Wenn ein virtueller Server ausfällt, wird der an ihn gerichtete Datenverkehr auf einen anderen physischen Server umgeleitet.

Der Unterschied zwischen Load Balancing und Content Switching

Beim Lastenausgleich durchlaufen alle Anfragen denselben Pfad. Daher gibt es immer nur eine Kopie der Daten im Cache. Wenn der erste Server überlastet ist, haben die anderen Server weniger Arbeit. Beim Inhalts-Switching wird jede Anfrage an einen separaten Pfad weitergeleitet. Daher gibt es mehrere Kopien der Daten im Cache. Und wenn der erste Server überlastet ist, haben die anderen Server mehr Arbeit.

Beim Lastenausgleich überwacht der Lastenausgleich den Zustand jedes Servers. Wenn ein Server nicht mehr reagiert, warnt er den Lastenausgleich. Der Lastenausgleich entfernt diesen Server dann aus dem Dienst. Beim Inhaltswechsel überwachen die Lastenausgleiche den Zustand der Server. Sie senden jedoch keine Warnungen an die Clients. Stattdessen leiten sie die Anforderungen an andere Server um.

Wenn beim Lastenausgleich ein Server abstürzt, sendet der Lastenausgleich eine Meldung an den Client, dass seine Anforderung fehlgeschlagen ist. Wenn beim Inhaltswechsel ein Server abstürzt, teilt der Lastenausgleich dem Client nichts mit.

Beim Lastenausgleich versucht der Lastenausgleich herauszufinden, warum ein Server abgestürzt ist, wenn er wieder hochfährt. Dann kann er entscheiden, ob er wieder online geht oder nicht. Beim Content Switching gehen die Lastenausgleiche davon aus, dass alles in Ordnung ist, wenn ein Server hochfährt. Es besteht keine Notwendigkeit, zu prüfen, warum er wieder hochgefahren ist. Er beginnt einfach damit, neue Anfragen an ihn zu senden.

Beim Lastenausgleich können Sie festlegen, wie oft der Client einen Fehler erhält, bevor er den Versuch aufgibt, Ihre Website zu erreichen. Beim Inhaltswechsel können Sie nicht steuern, wie lange der Client wartet, bevor er den Versuch aufgibt, Ihre Website zu erreichen.

Beim Lastenausgleich kann der Ausfall eines einzelnen Servers bei einigen Anwendungen zu Problemen führen. Ein gutes Beispiel hierfür wäre eine Anwendung mit einem Einkaufswagen. Wenn ein Benutzer einen Artikel in den Einkaufswagen legt, diesen dann aber verlässt, ohne zur Kasse zu gehen, wird die Bestellung nicht abgeschlossen.
Beim Content Switching wirkt sich ein einzelner Serverausfall nicht auf alle Anwendungen aus.

Fazit

Load Balancing ist besser als Content Switching, da es weniger Einschränkungen hat und eine bessere Leistung bietet. Die Programme sind insgesamt sehr ähnlich, außer dass der Load Balancer alle Verbindungen verarbeitet, während der Content Switcher nur die Verbindungen verarbeitet, die von derselben IP-Adresse kommen. Beide haben jedoch Vor- und Nachteile. Es ist wichtig, diese zu kennen, bevor man sie verwendet.