Что такое система балансировки нагрузки
ЭКРАН 1. Система балансировки для одного сайта.
Система балансировки нагрузки Web-серверов - это инструментальное средство, предназначенное для переадресации клиентских запросов на наименее загруженный или наиболее подходящий Web-сервер из группы машин, на которых хранятся зеркальные копии информационного ресурса. Клиент не подозревает о том, что обращается к целой группе серверов: все они представляются ему в виде некоего единого виртуального сервера. Предположим для примера, что мы обслуживаем один Web-сайт и имеем при этом два Web-сервера: web1.acme.com с IP-адресом 193.168.36.1 и web2.acme.com с IP-адресом 193.168.36.2. Эту конфигурацию иллюстрирует Рисунок 1. Представляя наш сайт пользователям Internet, система балансировки нагрузки использует имя виртуального компьютера (пусть это будет имя www.acme.com), а также виртуальный IP-адрес (VIP-адрес - скажем, 193.168.35.10). Чтобы связать имя виртуальной системы и соответствующий VIP-адрес с двумя нашими Web-серверами, мы должны опубликовать имя системы и ее VIP-адрес на сервере DNS. Система балансировки нагрузок постоянно контролирует нагрузки и степень готовности каждого из Web-серверов. Когда на узел заглядывает посетитель, его запрос поступает не на один из Web-серверов, а в систему балансировки нагрузки. Эта система и принимает решение о том, на какой сервер направить запрос. При этом она руководствуется такими критериями, как загрузка каждого подопечного сервера, а также соблюдает условия и правила, сформулированные администратором. Затем система балансировки нагрузки направляет запрос клиента соответствующему серверу (как правило, она же направляет ответ сервера клиенту, но это зависит от конкретной реализации).
Системы распределения нагрузки могут к тому же обеспечивать выравнивание нагрузок нескольких Web-сайтов. Напомню читателям, что применение нескольких сайтов позволяет размещать серверы-"дублеры" (зеркальные Web-серверы) ближе к посетителям сайта и сокращать задержки при обмене информацией между сайтом и клиентами.
Кроме того, при наличии нескольких Web-сайтов появляется возможность равномерно распределять нагрузку между ними, а также обеспечивать высокую степень их готовности и отказоустойчивость в случае нарушений в работе сайта (будь то по причине сбоев в системе энергоснабжения или из-за потери связи с Internet в вычислительном центре). При наличии нескольких сайтов, как показано на Рисунке 2, все системы балансировки нагрузок на всех сайтах имеют одно общее имя виртуальной системы, но разные VIP-адреса. Так, системе балансировки 1 на сайте 1 в Нью-Йорке присвоено имя виртуальной главной машины с VIP-адресом 193.168 .35.10. А балансировщик 2 на сайте 2 в Лос-Анджелесе, пользующийся тем же именем виртуальной главной машины, имеет уже другой VIP-адрес - 193.200.1.10. Связи всех систем балансировки с локальными Web-серверами устанавливаются так же, как и в случае с одним сайтом. Наряду с мониторингом нагрузок локальных серверов системы балансировки обмениваются со своими "коллегами" на других сайтах информацией о конфигурации и загрузке; при этом проверяется и степень готовности сайта. В итоге все системы балансировки имеют в своем распоряжении общую картину распределения нагрузок и готовности к работе различных узлов. При наличии нескольких сайтов системы балансировки нагрузок часто параллельно выполняют еще одну задачу: берут на себя роль серверов DNS, обслуживающих имя виртуальной системы. Получив через DNS сигнал от клиента, указавшего данное имя, система балансировки возвращает клиенту VIP-адрес сайта, наиболее подходящего с учетом текущего уровня нагрузки, степени удаленности от клиента и других параметров. Затем клиент автоматически получает доступ к этому узлу.
Такие системы соответствуют спецификации Plug and Play (PnP), что облегчает работу администраторов узлов Web. Для реализации систем балансировки на базе сетевых коммутаторов используются коммутаторы второго и третьего уровня. В отличие от аппаратных решений эти системы не предусматривают установки дополнительных устройств, через которые Web-серверы подключаются к коммутатору. Если при организации службы распределения нагрузки в пуле Web-серверов используются программные продукты, то можно обойтись без модификации имеющихся сетевых средств и оборудования. Программные пакеты устанавливаются на существующих Web-серверах или на специальных серверах выравнивания нагрузки. Список поставщиков систем балансировки нагрузки и их изделий приводится во врезке "Дополнительная информация о системах балансировки". О решениях, предлагаемых корпорацией Microsoft, рассказано во врезке "Службы балансировки Load-Balancing Services компании Microsoft". Вне зависимости от того, к какой категории относится та или иная система балансировки нагрузки, она выполняет следующие задачи: контроль за нагрузкой и состоянием серверов, правильный выбор сервера, который будет отвечать на запрос клиента, и управление трафиком между клиентом и сервером. Сейчас я подробнее расскажу о каждой из этих функций и о том, как их реализуют средства балансировки.
