Work-Net Balance: Wie Sie Load Balancer zu Ihrer unscheinbaren Geheimwaffe machen

Um in heutigen IT-Umgebungen die Anforderungen an Verfügbarkeit, Performance und Latenz erfüllen zu können, kann der Einsatz von Load Balancern sinnvoll sein. Die Bandbreite der am Markt verfügbaren Systeme reicht von Open Source, über Closed Source, bis hin zu hardwareseitigen Spezialchips. Wie so oft ist die richtige Lösung von vielen Parametern abhängig und benötigt häufig auch eine nicht unerhebliche Expertise bei der Bewertung. Hier eine Übersicht.

In modernen IT-Systemen kommen heute unterschiedlichste Trends zum Tragen.

Das reicht von einfachen Infrastrukturen, ganz der „Geiz ist Geil“-Mentalität folgend, bis hin zu feinziselierten Umgebungen, bei denen jedes Bit genau das tut, was vorher evidenzbasiert festgelegt wurde.

Welcher Mentalität auch immer man in seiner eigenen Plattform zugeneigt ist; am Ende hebt oder senkt der Nutzer unerbittlich seinen Daumen, je nachdem, ob Dinge gut oder schlecht funktionieren. Der erfahrene Administrator bzw. IT-Leiter trifft dabei regelmäßig auf ein sehr menschliches Verhaltensmuster. Negative Erlebnisse erhalten häufig mehr und nachhaltiger Aufmerksamkeit, als der gut funktionierende Regelbetrieb.

Eine Erkenntnis aus dieser Situation ist, dass für Unternehmensnetze und ihre Services die Verfügbarkeitsanforderungen scheinbar sehr hoch sind.

Gemessen an den Nutzern, werden Verzögerungen oder gar Ausfälle von Regeldiensten wie Webseiten, E-Mail, Fileservices, Videokonferenz, Messengern nur wenig toleriert.

Und es sind nicht nur die Nutzer selbst. Auch Controller und Unternehmensführer selbst akzeptieren nur schwerlich, dass Mitarbeiter in ihrer Arbeitszeit nicht bestimmungsgemäß tätig werden können.

Zur Lösung dieser Problematik kann neben einer ganzheitlichen Betrachtung und einer unternehmensweiten Festlegung von Dienstverfügbarkeitsvereinbarungen (Service Level Agreements) vor allem ein besonderes Augenmerk auf eine eingebaute Ausfallsicherheit und garantierte Antwortzeiten beitragen.

Wenn die Basisinfrastruktur stimmt und Netzwerke sowie ihre aktiven Komponenten erwartungsgemäß funktionieren sollen, kommt man bei seinen Planungen am Thema Load Balancer nicht vorbei.

Eine grundsätzliche Einführung ins Thema findet man wie so oft bei Wikipedia:

https://de.wikipedia.org/wiki/Lastverteilung_(Informatik)

Neben den Einsatzmodellen merkt man schnell, dass Load Balancer heute für vielfältigste Szenarien genutzt werden. Eine erschöpfende Darstellung sprengt daher den Rahmen eines Newsletters.

Grundsätzlich geht es bei der Bewertung und Dimensionierung von Load Balancern immer um folgende Bewertungskriterien:

  • Anzahl und Bandbreite der Netzwerkanschlüsse
  • Durchsatz auf Applikationsebene (Layer 7)
  • Anzahl gleichzeitiger Verbindungen auf Applikationsebene
  • Durchsatz für verschlüsselte Verbindungen (SSL)
  • Redundanz innerhalb des Load Balancers

Nachfolgend eine weitere Kategorisierung, um die Annäherung an das Thema zu erleichtern:

Kommerzielle Load Balancer mit eigener Plattform
Diese Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass Netzwerkhersteller hochspezialisierte Produkte auf einer individuellen Plattform zum Erwerb anbieten. Dabei reicht die Bandbreite von Systemen mit unixartigem Betriebssystem und Netzwerkspezialhardware bis hin zu Systemen, die die Steuerung und den Transport von IP-Paketen mit eigenentwickelten applikationsspezifischen Chips (ASICs) umsetzen.

Letztlich gibt es von diesen Herstellern grundsätzlich auch Einstiegsmodelle für den ambitionierten Mittelstand.

Ein Großteil der Produkte zielt jedoch direkt auf die Amazons und Googles dieser Welt bzw. auf große Enterprise Umgebungen ab.

Im Gegenzug zu teilweise erheblichen Anschaffungskosten sind diese Load Balancer dann aber auch sehr robust bei der gleichbleibenden Bedienung größter Bandbreiten und Millionen von Nutzern.

Attraktiv für den Mittelstand sind diese Produkte immer dann, wenn man sichergehen möchte oder muss, dass wachsende oder schwankende Anforderungen an Bandbreite und Zugriffshäufigkeit dennoch stabil abgearbeitet werden und jeder Anwender auch in Spitzenlastzeiten eine positive Nutzererfahrungen beim Aufruf eines Dienstes wahrnehmen soll.

Die erwähnten Einstiegsmodelle überschneiden sich dabei bezüglich Funktionalität und unterstützter maximaler Bandbreite häufig mit den Produkten der nachfolgenden Kategorien.

Kommerzielle Load Balancer auf Basis von Standardkomponenten
Diese Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass durch den Einsatz von Standardkomponenten eine stabile und leistungsfähige Plattform für geschätzt 85% aller Anwendungen bereitgestellt werden kann. Dabei werden in der Regel Standardserver-Hardware und Linux als Betriebssystem eingesetzt. Für die eigentliche Loadbalancing Software wird häufig (Kemp oder loadbalancer.org), aber nicht immer (BalanceNG) auf Open Source Projekte zurückgegriffen.

Tatsächlich hat nicht jede Anwendung dieser Welt einen millionengroßen Anwenderkreis oder muss viele 100 GBit/s Bandbreiten bewältigen.

Für diese „kleineren“ Anwender und Anwendungen sind genau die Produkte dieser Kategorie gedacht.

Die genannten Produkte bedienen vielfach in Unternehmen und bei Plattformanbietern leistungsfähige und ertragreiche Softwareprojekte.

Durch die Verfügbarkeit von Serverplattformen mit modernen Bussystemen PCIe4 oder besser und der zugehörigen Standardnetzwerk-Hardware, die diese Bussysteme auch ausnutzt, entstehen Load Balancer, die durchaus auch in den dreistelligen Gigabit Bereich skalieren, aber im Gegensatz zu den zuvor genannten Produkten durchaus einen Kostenvorteil erzielen können.

Dennoch erhält der Nutzer dieser Lösung eine gepflegte Hard- und Softwareumgebung, die auch im Betrieb der eigenen IT-Abteilung oder dem Service Provider ohne erhebliche Mehraufwendungen gut integrierbar ist.

Für Nutzer dieser Lösungen besteht der Vorteil darin, dass sie eine professionelle Lösung mit den entsprechenden Supportlösungen erhalten, die je nach eigener Anforderung einen Zugriff auf den Support am nächsten Werktag oder innerhalb von vier Stunden garantiert.

Die Verwendung von Open Source Software für die eigentliche Lastverteilung hat dabei für die dritte Kategorie einen positiven Einfluss, da Hersteller den Projekten Fragestellungen und Lösungen ihrer Anwender zuliefern.

Nichtkommerzielle Lösung mit Open Source Komponenten
Typische Vertreter dieser Projekte sind keepalived, IPVS, HA Proxy, CARP.

Wie bereits bei der vorherigen Kategorie beschrieben, sind diese Projekte grundsätzlich sehr leistungsfähig.

Aus kommerzieller Sicht muss beim direkten Einsatz dieser Open Source Software der Wissensstand der Administratoren bedacht werden. Dabei ist die Kenntnis der jeweiligen Projekte nicht das alleinige Merkmal. Gute Linux und Scripting Kenntnisse, sowie ein erfahrener Umgang beim Betrieb von Systemen stehen ebenso in einem virtuellen Anforderungskatalog.

So ganz ohne externen Support sollten idealerweise noch genügend Fachkräfte auch in Urlaubszeiten verfügbar sein.

Unter den genannten Rahmenbedingungen kann ein „handgepflegtes“ Open Source System mit gleichen Erfolgsaussichten wie bei den Systemen der zweiten Kategorie betrieben werden.

Fazit:
Um in heutigen IT-Umgebungen die Anforderungen an Verfügbarkeit, Performance und Latenz erfüllen zu können, kann der Einsatz von Load Balancern sinnvoll sein.

Die Bandbreite der am Markt verfügbaren Systeme reicht von Open Source, über Closed Source bis hin zu herstellerspezifischen Spezialchips.

Wie so oft ist die richtige Lösung von vielen Parametern abhängig und benötigt häufig auch eine nicht unerhebliche Expertise bei der Bewertung.

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