Yük Dengeleyici , Dağıtılmış bilgi işlem ve ağ sistemleri dünyasında, yüksek kullanılabilirlik, ölçeklenebilirlik ve performans sağlamanın önemi abartılamaz. Kuruluşların bu hedeflere ulaşmasına yardımcı olan kilit teknolojilerden biri yük dengeleyicidir. Yük dengeleme, modern web uygulamalarında, bulut ortamlarında ve kurumsal BT sistemlerinde kritik bir süreçtir. Gelen trafiği veya istekleri birden çok sunucuya eşit olarak dağıtmaya yardımcı olarak, hizmetlerin sorunsuz çalışmasını sağlarken tek bir sunucunun bunalmamasını sağlar.
Yük Dengeleyici Nedir?
Yük dengeleyici, istemci istekleri ile uygulamaları veya hizmetleri barındıran arka uç sunucular arasında aracı görevi gören bir aygıt, yazılım veya hizmettir. Birincil işlevi, tek bir sunucunun darboğaz haline gelmemesini veya aşırı yükten bunalmamasını sağlamak için ağ trafiğini birden çok sunucuya dağıtmaktır. Bu, yüksek kullanılabilirliğin, daha iyi kaynak kullanımının ve iyileştirilmiş hata toleransının korunmasına yardımcı olur.
Yük dengeleyiciler, dağıtılmış sistemlerde çok önemlidir, çünkü herhangi bir sunucunun isteklerden bunalmasını önleyerek daha hızlı yanıt süreleri, daha iyi çalışma süresi ve talep arttıkça yatay olarak ölçeklenebilme yeteneği sağlarlar. Genellikle web uygulamaları, veritabanları ve bulut hizmetleri gibi yüksek düzeyde çalışma süresi gerektiren sistemlerde konuşlandırılırlar.
Yük Dengeleyiciler Nasıl Çalışır?
Yük dengeleme birkaç önemli adımı içerir. Bir istemci bir istekte bulunduğunda (bir web sitesini ziyaret etmek gibi), istek bir yük dengeleyiciye gönderilir ve ardından isteğin kullanılabilir arka uç sunucularından birine nasıl yönlendirileceğine karar verir. Yük dengeleyici, gelen trafiği verimli bir şekilde dağıtmak için çeşitli algoritmalar kullanır.
İstek uygun sunucuya yönlendirildikten sonra, bu sunucu isteği işler ve yanıtı yük dengeleyici aracılığıyla geri gönderir ve ardından istemciye iletir. Bu süreç, müşterilerin yoğun trafik dönemlerinde bile tutarlı ve güvenilir hizmet deneyimi yaşamalarını sağlar.
Yük Dengeleyici Türleri
Her biri kendi özelliklerine, avantajlarına ve kullanım durumlarına sahip çeşitli yük dengeleyici türleri vardır. Genel olarak, yük dengeleyiciler iki kategoriye ayrılabilir: donanım yük dengeleyicileri ve yazılım yük dengeleyicileri. Bunların her biri, işlevselliklerine göre daha fazla kategorize edilebilir.
Donanım Yük Dengeleyicileri
Donanım yük dengeleyicileri, yük dengelemeyi gerçekleştirmek için tasarlanmış fiziksel cihazlardır. Bu cihazlar tipik olarak daha pahalıdır ve yüksek verim ve düşük gecikmenin kritik olduğu ortamlarda kullanılır. Genellikle SSL sonlandırması, TCP bağlantı yönetimi ve trafik yönlendirmesini boşaltmak için özel donanım sunarlar.
Yazılım Yük Dengeleyicileri
Yazılım yük dengeleyicileri, genel amaçlı donanım veya sanal makinelerde çalışan uygulamalar veya hizmetlerdir. Bunlar daha esnek, uygun maliyetlidir ve talebe göre dinamik olarak ölçeklendirilebilir. Yazılım tabanlı çözümler, kaynakların talep üzerine tahsis edilebildiği bulut ortamlarında sıklıkla tercih edilir.
Katman 4 Yük Dengeleyiciler (Taşıma Katmanı)
Katman 4 yük dengeleme, OSI modelinin aktarım katmanında (TCP / UDP) çalışır. Kaynak IP adresi ve bağlantı noktası numarası gibi ağ adresine göre yönlendirme kararları verir. Bu tür yük dengeleme tipik olarak daha hızlı ve daha verimlidir çünkü daha düşük bir seviyede çalışır ve işlenmesi daha az ayrıntıyla çalışır.
Örnek: Bir istemci, TCP bağlantı noktası 80’de (HTTP) bir istek gönderir. Katman 4 yük dengeleyici, paket başlığını inceleyecek, hedefi belirleyecek ve trafiği arka uç sunuculardan birine yönlendirecektir.
Katman 7 Yük Dengeleyiciler (Uygulama Katmanı)
Katman 7 yük dengeleme, uygulama katmanında (HTTP / HTTPS, WebSockets, vb.) Çalışır.) OSI modeli. HTTP isteğinin içeriğini (URL, çerezler, HTTP başlıkları vb.) İnceleyerek daha karmaşık yönlendirme kararları verebilir.). Bu, içerik tabanlı yönlendirme, SSL boşaltma ve kullanıcı oturumu kalıcılığı gibi daha gelişmiş özelliklere olanak tanır.
Örnek: Bir Katman 7 yük dengeleyici, trafiği istenen URL yoluna göre farklı arka uç sunucularına yönlendirebilir (ör. /ımages, görüntüleri sunmak için optimize edilmiş bir sunucuya gidebilirken / apı, API isteklerini işlemek için optimize edilmiş bir sunucuya gidebilir).
Yük Dengeleme Algoritmaları
Yük dengeleme algoritmasının seçimi, trafiğin sunucular arasında ne kadar etkili bir şekilde dağıtılmasında önemli bir rol oynar. Yük dengelemede kullanılan en yaygın algoritmalardan bazıları şunlardır:
Yuvarlak Robin
Bu basit ve yaygın olarak kullanılan yöntemde, yük dengeleyici gelen istekleri her sunucuya sıralı bir şekilde dağıtır. Son sunucuya ulaşıldığında, ilk sunucuya geri döner. Bu yöntem, tüm sunucuların eşit kapasiteye sahip olduğu ve benzer trafik yüklerini kaldırabildiği durumlar için en uygun yöntemdir.
En Az Bağlantı
Bu yaklaşımda, yük dengeleyici trafiği en az etkin bağlantıya sahip sunucuya yönlendirir. Bu, özellikle sunucular eşit kapasiteye sahip olmadığında veya belirli sunucular daha uzun istekleri işlediğinde kullanışlıdır.
IP Karması
IP karma yöntemi, trafiği istemcinin IP adresine göre yönlendirir. Yük dengeleyici, istemcinin ıp’sine bir karma işlevi uygular ve isteği hangi sunucunun işleyeceğini belirlemek için bu değeri kullanır. Bu yöntem, aynı istemciden gelen isteklerin her zaman aynı arka uç sunucusuna ulaşmasını sağladığından oturum kalıcılığı için kullanışlıdır.
Ağırlıklı Round Robin
Round robin’in bu varyasyonunda, sunuculara kapasitelerine veya yük taşıma yeteneklerine göre ağırlıklar atanır. Ağırlıkları daha yüksek olan sunucular, gelen trafikten daha yüksek bir pay alacaktır. Bu yaklaşım, sunucuların farklı performans özelliklerine sahip olduğu ortamlarda etkilidir.
Rastgele
Adından da anlaşılacağı gibi, bu yöntem istekleri mevcut tüm sunuculara rastgele dağıtır. Diğer algoritmalara göre daha az tahmin edilebilir, ancak karmaşık karar vermenin gerekli olmadığı düşük trafikli ortamlarda etkili olabilir.
Yük Dengeleyicilerin Temel Özellikleri
Yük dengeleyiciler, uygulamaların performansını, güvenilirliğini ve güvenliğini artıran çeşitli özelliklerle birlikte gelir. Bu özelliklerden bazıları şunlardır:
SSL Sonlandırma
SSL sonlandırması, yük dengeleyicideki güvenli (HTTPS) trafiğin şifresini çözmeyi ve hesaplama açısından pahalı şifreleme / şifre çözme işlemini arka uç sunucularından boşaltmayı içerir. Bu, sunuculardaki yükü azaltır ve performansı artırır.
Oturum Kalıcılığı (Yapışkan Oturumlar)
Oturum kalıcılığı, bir istemcinin oturum süresi boyunca aynı arka uç sunucuyla etkileşime devam etmesini sağlar. Bu, alışveriş sepetleri veya kullanıcıya özel tercihler gibi oturum verilerini yerel olarak depolayan uygulamalar için çok önemlidir.
Sağlık Kontrolleri
Yük dengeleyiciler, arka uç sunucuların düzgün çalıştığından emin olmak için düzenli olarak sistem durumu kontrolleri gerçekleştirir. Bir sunucu arızalıysa veya sağlıksızsa, yük dengeleyici trafiği otomatik olarak diğer sağlıklı sunuculara yönlendirerek kesinti ve hizmet kesintilerini önleyebilir.
Otomatik Ölçeklendirme Entegrasyonu
Bulut ortamlarında, yük dengeleyiciler otomatik ölçeklendirme mekanizmalarıyla entegre edilebilir. Bu, gerçek zamanlı trafik taleplerine göre arka uç sunucu sayısının dinamik olarak ölçeklendirilmesine olanak tanır. Örneğin, trafik artarsa, ek sunucular döndürülebilir ve trafik azalırsa, kaynakları kaydetmek için sunucular kapatılabilir.
Genel Sunucu Yük Dengeleme (GSLB)
Genel sunucu yükü dengeleme, trafiği coğrafi olarak dağıtılmış birden çok veri merkezi veya sunucu konumu arasında yönlendirmek için kullanılan bir tekniktir. Bu, kullanıcıların en yakın ve en hızlı sunucuya bağlanmasını sağlayarak yanıt sürelerini ve kullanılabilirliği artırır.
Yük Dengeleyicilerin Faydaları
Yük dengeleyiciler, uygulamaların performansını ve kullanılabilirliğini korumak için gerekli olan birkaç temel avantaj sağlar:
Geliştirilmiş Kullanılabilirlik ve Artıklık: Yük dengeleyiciler trafiği birden çok sunucuya dağıtır; bu, bir sunucu arızalanırsa trafiğin sağlıklı sunuculara yönlendirilebileceği ve kesinti süresini en aza indirebileceği anlamına gelir.
Ölçeklenebilirlik: Yük dengeleyiciler, trafik arttıkça daha fazla arka uç sunucusu ekleyerek uygulamaları yatay olarak ölçeklendirmeyi kolaylaştırır.
Optimize Edilmiş Kaynak Kullanımı: Trafiği verimli bir şekilde dağıtarak, yük dengeleyiciler sunucuların yetersiz kullanılmamasını veya aşırı yüklenmemesini sağlar.
Daha iyi Performans: Yük dengeleme, herhangi bir sunucunun aşırı yüklenme riskini azaltır, bu da daha hızlı yanıt sürelerine ve daha iyi bir kullanıcı deneyimine yol açar.
Güvenlik: Yük dengeleyiciler ayrıca SSL boşaltma, DDoS koruması ve web uygulaması güvenlik duvarı (WAF) entegrasyonu gibi güvenlik özellikleri de sağlayabilir.
Yük Dengeleyicilerin Kullanım Durumları
Yük dengeleyiciler, yüksek kullanılabilirlik, performans ve ölçeklenebilirliğin önemli olduğu çok çeşitli ortamlarda kullanılır. Yaygın kullanım durumları şunları içerir:
Web Barındırma ve Uygulama Teslimi: Yük dengeleyiciler, web siteleri ve uygulamalar için yüksek kullanılabilirlik sağlamak amacıyla genellikle web barındırma ortamlarında kullanılır.
Bulut Bilişim: Bulut ortamlarında yük dengeleyiciler, iş yüklerinin sanal makineler veya kapsayıcılar arasında dağıtılmasına yardımcı olur.
E-Ticaret: Yüksek trafikli e-ticaret web siteleri, yoğun alışveriş dönemlerinde sorunsuz çalışmayı sağlamak için yük dengeleyicilere güvenir.
Veritabanları: Yük dengeleme, sorguları birden çok veritabanı düğümüne dağıtmak için veritabanı çoğaltma senaryolarında kullanılır.
API’ler: Yük dengeleme, API isteklerinin arka uç hizmetlere eşit olarak dağıtılmasını sağlayarak yanıt sürelerini ve güvenilirliği artırır.
