Glossar-Eintrag

Load Balancing

Einführung und Definition

Load Balan­cing bezeich­net den Pro­zess der Ver­tei­lung von Netz­werk- oder Anwen­dungs­ver­kehr auf meh­rere Ser­ver, um die Ver­füg­bar­keit, Per­for­mance und Zuver­läs­sig­keit von Anwen­dun­gen sicherzustellen.

Ein Load Balan­cer agiert als Ver­mitt­ler und ver­teilt die ein­ge­hen­den Anfra­gen gleich­mä­ßig auf meh­rere Ser­ver, sodass kein ein­zel­ner Ser­ver über­las­tet wird. Die­ser Ansatz ist essen­zi­ell für die Ska­lier­bar­keit moder­ner IT-Infra­struk­tu­ren, ins­be­son­dere bei hoch­fre­quen­tier­ten Web­sites, Cloud-Diens­ten oder Datenbanken.

Bedeutung von Load Balancing

Load Balan­cing ist ent­schei­dend, um:

  • Per­for­mance zu stei­gern: Ver­hin­dert Eng­pässe, indem die Last gleich­mä­ßig ver­teilt wird.
  • Hoch­ver­füg­bar­keit zu gewähr­leis­ten: Wenn ein Ser­ver aus­fällt, kön­nen Anfra­gen auf andere Ser­ver umge­lei­tet werden.
  • Ska­lier­bar­keit zu ermög­li­chen: Neue Ser­ver kön­nen pro­blem­los hin­zu­ge­fügt wer­den, um den wach­sen­den Traf­fic zu bewältigen.

Funktionsweise von Load Balancing

Ein Load Balan­cer arbei­tet als zen­tra­ler Punkt, der die ein­ge­hen­den Anfra­gen ana­ly­siert und ent­schei­det, wel­cher Ser­ver diese bear­bei­ten soll.

Lastverteilungsalgorithmen

  1. Round Robin: Anfra­gen wer­den der Reihe nach auf die Ser­ver verteilt.
  2. Least Con­nec­tions: Der Ser­ver mit den wenigs­ten akti­ven Ver­bin­dun­gen wird ausgewählt.
  3. IP-Hash: Der Load Balan­cer ent­schei­det basie­rend auf der IP-Adresse des Clients.
  4. Weigh­ted Round Robin: Ser­ver mit mehr Kapa­zi­tät erhal­ten mehr Anfragen.
  5. Least Response Time: Der Ser­ver mit der schnells­ten Reak­ti­ons­zeit wird bevorzugt.

Arten von Load Balancern

  1. Hard­ware-basierte Load Balan­cer: Spe­zia­li­sierte Geräte, die Traf­fic ver­wal­ten (z. B. F5 Big-IP).
  2. Soft­ware-basierte Load Balan­cer: Anwen­dun­gen, die auf Ser­vern aus­ge­führt wer­den (z. B. HAProxy, NGINX).
  3. Cloud-basierte Load Balan­cer: Load Balan­cing als Dienst­leis­tung in Cloud-Umge­bun­gen (z. B. AWS Ela­s­tic Load Balancer).

Vorteile von Load Balancing

  1. Ver­bes­serte Performance:
    • Gleich­mä­ßige Ver­tei­lung der Anfra­gen redu­ziert die Last auf ein­zelne Server.
  2. Hohe Ver­füg­bar­keit:
    • Bei einem Ser­ver­aus­fall wer­den Anfra­gen auto­ma­tisch auf andere Ser­ver umgeleitet.
  3. Ska­lier­bar­keit:
    • Neue Ser­ver kön­nen bei stei­gen­dem Traf­fic hin­zu­ge­fügt wer­den, ohne dass die Anwen­dung ange­passt wer­den muss.
  4. Fle­xi­bi­li­tät:
    • Load Balan­cer kön­nen ver­schie­dene Anwen­dungs­ser­ver oder Dienste in einem Clus­ter unterstützen.
  5. Sicher­heit:
    • Einige Load Balan­cer bie­ten Schutz vor Angrif­fen wie DDoS, indem sie den Traf­fic filtern.

Herausforderungen und Grenzen

  1. Kom­ple­xi­tät der Einrichtung:
    • Die Kon­fi­gu­ra­tion eines Load Balan­cers kann in gro­ßen Sys­te­men anspruchs­voll sein.
  2. Kos­ten:
    • Hard­ware-basierte Lösun­gen oder cloud­ba­sierte Dienste kön­nen teuer sein.
  3. Sin­gle Point of Failure:
    • Wenn der Load Balan­cer selbst aus­fällt, kann dies den gesam­ten Dienst beein­träch­ti­gen (dies lässt sich durch Red­un­danz lösen).
  4. Latenz:
    • In sel­te­nen Fäl­len kann die zusätz­li­che Ver­mitt­lung durch den Load Balan­cer die Ant­wort­zeit erhöhen.

Einsatzbereiche von Load Balancing

  1. Web­an­wen­dun­gen:
    • Gleich­mä­ßige Ver­tei­lung des HTT­P/HTTPS-Traf­fics auf Webserver.
  2. Daten­ban­ken:
    • Last­ver­tei­lung auf Daten­bank­ser­ver für schnel­lere Abfra­gen und höhere Verfügbarkeit.
  3. Cloud-Umge­bun­gen:
    • Ver­wal­ten von elas­ti­schen Res­sour­cen in Cloud-Diens­ten wie AWS, Azure oder Google Cloud.
  4. Strea­ming-Dienste:
    • Ver­tei­lung von Audio- oder Video­streams auf meh­rere Server.
  5. E‑Commerce:
    • Sicher­stel­len, dass Online-Shops auch bei hohem Traf­fic zuver­läs­sig funktionieren.

Technologien und Tools für Load Balancing

  1. NGINX: Open-Source-Lösung für HTTP- und TCP/UDP-Load-Balan­cing.
  2. HAProxy: High-Per­for­mance-Load-Balan­cer für TCP- und HTTP-basierte Anwendungen.
  3. AWS Ela­s­tic Load Balan­cer (ELB): Load Balan­cing-Dienst in der Amazon-Cloud.
  4. Kuber­netes Ingress: Load Balan­cing in con­tai­ne­ri­sier­ten Umgebungen.
  5. Cloud­flare: CDN und Load Balan­cing mit glo­ba­ler Reichweite.

Fazit: Die Rolle von Load Balancing in der modernen IT

Load Balan­cing ist ein unver­zicht­ba­rer Bestand­teil moder­ner IT-Infra­struk­tu­ren. Es sorgt für eine gleich­mä­ßige Ver­tei­lung von Anfra­gen, ver­bes­sert die Ver­füg­bar­keit und stei­gert die Per­for­mance von Anwen­dun­gen. Mit der zuneh­men­den Nut­zung von Cloud-Diens­ten und ska­lier­ba­ren Archi­tek­tu­ren wird Load Balan­cing immer wich­ti­ger. Unter­neh­men, die auf zuver­läs­sige und leis­tungs­fä­hige Sys­teme ange­wie­sen sind, soll­ten Load Balan­cing als Kern­kom­po­nente ihrer Infra­struk­tur betrachten.

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