درک و پیاده سازی تکنیک های تعادل بار لینوکس

اگر سرورهای لینوکس را مدیریت می کنید، می دانید که آنها قوی و همه کاره هستند. اما برای استفاده بیشتر از آنها، همچنین باید روش اجرای متعادل بار مناسب را نیز بدانید – و این دقیقاً همان چیزی است که این مقاله در مورد آن است.

ما کارها را با اصول اولیه شروع می کنیم: تعادل بار چیست و چرا برای سرورهای شما بسیار مهم است؟ این فقط در مورد جلوگیری از تصادف نیست. این در مورد به حداکثر رساندن کارایی و ثبات است.

اما ما در اینجا متوقف نخواهیم شد. ما همچنین شما را با روش تنظیم تعادل بار آشنا خواهیم کرد روی از هر توزیع لینوکس که استفاده می کنید. این راهنما به گونه ای طراحی شده است که واضح و سرراست باشد، خواه شما کاملاً در این کار تازه کار هستید یا یک مدیر با تجربه هستید که به دنبال نکات جدید می باشد.

درک تعادل بار در محیط های لینوکس

تعادل بار در لینوکس تکنیکی است که برای توزیع بارهای کاری در چندین منبع محاسباتی استفاده می شود.

استفاده از منابع را افزایش می دهد، توان عملیاتی را به حداکثر می رساند، زمان پاسخ را به حداقل می رساند و از اضافه بار جلوگیری می کند روی هر منبع واحد سرورهای لینوکس که به دلیل استحکام و سازگاری شهرت دارند، می توانند به طور قابل توجهی از تعادل بار موثر بهره مند شوند.

تعادل بار در هسته خود شامل دو جزء کلیدی است: متعادل کننده بار و سرورهایی که بار را به آنها توزیع می کند.

متعادل کننده بار به عنوان یک پلیس ترافیک عمل می کند و ترافیک شبکه ورودی را به مجموعه ای از سرورها هدایت می کند. این فقط یک موضوع تقسیم ترافیک به طور مساوی نیست. متعادل کننده بار ظرفیت هر سرور را با در نظر گرفتن عواملی مانند بار CPU، استفاده از حافظه و ترافیک شبکه ارزیابی می کند.

چندین گزینه در اختیار شما وجود دارد که می توانید از آنها برای متعادل کردن بار استفاده کنید، از جمله ابزارهایی مانند Nginx و نگهداشته شد
.

Kubernetes یکی دیگر از گزینه های برتر برای تعادل بار امروز است. با این حال، مدیریت صحیح هزینه‌های ابری همچنان نیاز به برنامه‌ریزی گسترده و استفاده از ابزار دارد، که آن را بسیار پیچیده‌تر از آنچه در نگاه اول به نظر می‌رسد، می‌کند.

روش های مختلف تعادل بار لینوکس

تعادل بار در لینوکس یک امر ضروری است process برای توزیع حجم کار
در چندین سرور برای کمک به اطمینان از کارایی و قابلیت اطمینان کلی.

برای اینکه درک خود را کمی تقویت کنید، در اینجا تکنیک های مختلف متعادل سازی بار وجود دارد که هر کدام برای سناریوها و قابلیت های سرور خاص طراحی شده اند.

تعادل بار دور رابین

راند رابین ساده ترین روش متعادل کننده بار است. درخواست های مشتری را به ترتیب چرخشی به سرورهای برنامه توزیع می کند. به عنوان مثال، با سه سرور، درخواست اول به سرور اول، دوم به سرور بعدی و غیره می رود روی، که در یک حلقه ادامه می یابد. زمانی که سرورها قابلیت‌ها و منابع پردازشی مشابهی دارند، مؤثرتر است.

متعادل کننده بار راند رابین وزن دار

Weighted Round Robin بر اساس الگوریتم پایه Round Robin با در نظر گرفتن ظرفیت نسبی هر سرور ساخته می شود. به طور موثر، سرورها بر اساس وزن اختصاص داده می شوند روی توانایی آنها در مدیریت ترافیک به عنوان مثال، یک سرور قدرتمندتر وزن بیشتری دریافت می کند. این روش برای مزارع سرور با قابلیت‌های متنوع ایده‌آل است و تضمین می‌کند که سرورهای قدرتمندتر درخواست‌های بیشتری را انجام می‌دهند.

متعادل کننده بار حداقل اتصال

روش حداقل اتصال درخواست‌ها را به سروری با کمترین اتصالات فعال توزیع می‌کند، که برای محیط‌هایی مناسب است که سرورها مشخصات مشابهی دارند اما ممکن است به دلیل اتصال طولانی‌مدت بیش از حد بارگیری شوند. این به ویژه برای درخواست هایی با مدت زمان اتصال متفاوت کارآمد است.

متعادل کننده بار با حداقل اتصال وزنی

این روش اصول حداقل اتصال و توزیع وزنی را ترکیب می کند. به سرورها بر اساس وزن اختصاص داده می شود روی قدرت پردازش و منابع آنها. متعادل کننده بار هم تعداد اتصالات فعال و هم وزن سرور را در نظر می گیرد و سرورهایی با وزن بالاتر و اتصالات کمتر را ترجیح می دهد.

متعادل سازی بار مبتنی بر منابع (تطبیقی).

موازنه بار تطبیقی ​​بر اساس تصمیم گیری می شود روی عملکرد سرور بلادرنگ؛ از یک برنامه یا عامل سفارشی استفاده می کند روی هر سرور برای بررسی دقیق سلامتی. متعادل کننده بار وزن سرور را بر اساس تنظیم می کند روی این بازخورد

متعادل‌سازی بار مبتنی بر منابع (SDN Adaptive).

تعادل بار تطبیقی ​​SDN اطلاعات را از لایه‌های مختلف شبکه و یک SDN یا کنترل‌کننده شبکه تعریف‌شده توسط نرم‌افزار یکپارچه می‌کند. وضعیت سرور، سلامت برنامه، زیرساخت شبکه و سطوح ازدحام را در تصمیم گیری خود در نظر می گیرد process. برای شبکه‌های پیچیده‌تر با کنترل‌کننده SDN ایده‌آل است و راه‌حل متعادل‌سازی بار بسیار بهینه‌شده را ارائه می‌دهد.

متعادل کننده بار با وزن ثابت

در Fixed Weighting، وزن ها بر اساس سرورها تخصیص داده می شود روی قابلیت های مدیریت ترافیک آنها سرور با بالاترین وزن تمام ترافیک را دریافت می کند تا زمانی که از کار بیفتد، در این مرحله سرور بعدی که بیشترین وزن را دارد کنترل می شود.

موازنه بار وزنی زمان پاسخ

این تکنیک از زمان پاسخ سرور برای تخصیص وزن استفاده می کند. سروری که سریع ترین پاسخ را می دهد درخواست بعدی را دریافت می کند. این به ویژه در شرایطی که زمان پاسخ یک عامل حیاتی است مؤثر است و اطمینان می دهد که سریعترین سرورها درخواست های بیشتری را انجام می دهند.

Source توازن بار هش IP

Source IP Hash از آدرس IP مشتری برای ایجاد یک کلید هش منحصر به فرد استفاده می کند و درخواست ها را به طور مداوم به همان سرور هدایت می کند. این تداوم جلسه را تضمین می کند، که زمانی ایده آل است که مشتریان به طور مداوم به همان سرور متصل شوند.

توازن بار هش URL

توازن بار هش URL یک هش بر اساس ایجاد می کند روی URL درخواست مشتری این تضمین می‌کند که درخواست‌ها برای یک URL خاص همیشه به همان سرور هدایت می‌شوند، که برای حفظ ثبات در ارائه محتوا یا برنامه‌های خاص مفید است.

پیکربندی تعادل بار: راهنمای گام به گام

پیکربندی تعادل بار در لینوکس نیاز به برنامه ریزی دقیق و درک توانایی های شبکه و سرور شما دارد. علاوه بر این، شما همچنین باید دید کلی واضحی از برنامه متعادل کننده بار داشته باشید زیرا به پلتفرم های مختلف پرکاربرد مربوط می شود.

این امر به ویژه در مورد سیستم های مدیریت محتوای محبوب مانند وردپرس که امروزه برای بیش از 63 درصد از وب سایت های موجود انتخاب می شود، مهم است. با توجه به استفاده گسترده وردپرس، مدیریت موثر بار آن می تواند به طور قابل توجهی عملکرد و قابلیت اطمینان وب سایت را افزایش دهد.

برای کمک به راه‌اندازی آن در عملیات خود بدون توجه به توزیعی که برای بارگیری تعادل انتخاب می‌کنید، در اینجا یک راهنمای کلی برای شروع آورده شده است:

1. روش تعادل بار را تعیین کنید: یک روش متعادل کننده بار را انتخاب کنید که متناسب با نیازهای برنامه و محیط سرور شما باشد.
2. یک ابزار متعادل کننده بار را انتخاب کنید: بسته به روی روش انتخابی خود، ابزاری مانند انتخاب کنید HAProxy
   یا Nginx
3. Load Balancer را نصب و پیکربندی کنید: نرم افزار متعادل کننده بار را نصب کنید روی سرور متعادل کننده بار تعیین شده شما. سپس، آن را بر اساس پیکربندی کنید روی روش انتخاب شده به عنوان مثال، اگر از HAProxy استفاده می کنید، می توانید آن را پیکربندی کنید ‘haproxy.cfg’
   فایل با جزئیات مربوط به سرورهای باطن شما و الگوریتم متعادل کننده بار.
4. پیکربندی بررسی سلامت سرور: بیشتر متعادل کننده های بار از بررسی های سلامت پشتیبانی می کنند تا اطمینان حاصل شود که ترافیک فقط به سرورهای عملیاتی ارسال می شود. این بررسی ها را برای نظارت دقیق بر سلامت سرور پیکربندی کنید.
5. تست و مانیتور: پس از پیکربندی، متعادل کننده بار را به طور کامل آزمایش کنید تا مطمئن شوید که ترافیک را همانطور که انتظار می رود توزیع می کند. نظارت مستمر برای شناسایی و اصلاح هر گونه مشکلی که پیش می آید ضروری است.

ایمن سازی محیط متعادل بار خود

پس از اجرای تعادل بار در یک محیط لینوکس، تمرکز به دو جنبه مهم تغییر می کند: بهینه سازی برای عملکرد و اقدامات امنیتی قوی. بیایید نگاهی اجمالی به روش برخورد با این موارد بیندازیم:

• بهینه سازی دوام جلسه: برای برنامه‌هایی که کاربران باید برای هر جلسه به یک سرور متصل شوند (مانند وب‌سایت‌های تجارت الکترونیک)، ماندگاری جلسه را به طور مناسب پیکربندی کنید.
• خاتمه SSL و رمزگذاری: اگر داده های حساسی را مدیریت می کنید، خاتمه SSL در سطح متعادل کننده بار می تواند یک لایه امنیتی اضافی ایجاد کند. اطمینان حاصل کنید که داده های بین بار متعادل کننده و سرورهای پشتیبان نیز در صورت لزوم رمزگذاری شده است.
• امنیت Load Balancer: با پیاده سازی فایروال ها، به روز نگه داشتن نرم افزار و پیروی از بهترین شیوه های امنیتی، متعادل کننده بار خود را ایمن کنید.
• مقیاس پذیری: برای رشد آینده برنامه‌ریزی کنید، زیرا یک راه‌اندازی متعادل‌کننده بار با طراحی خوب می‌تواند بر اساس افزایش یا کاهش مقیاس باشد روی تقاضا، اما این نیاز به آینده نگری در مرحله پیکربندی دارد.
• نظارت و گزارش ها: نظارت منظم برای حفظ یک محیط متعادل بار کارآمد ضروری است. مطمئن شوید که گزارش الگوهای ترافیک، عملکرد سرور و هر گونه ناهنجاری را برای تجزیه و تحلیل و بهینه سازی نگه دارید.

چگونه Load Balancing در توزیع‌های لینوکس متفاوت است

اکنون که ارکان تعادل بار مورد بحث قرار گرفته است، وقت آن است که به عقب برگردیم و مشخص کنیم که هر توزیع چه چیزی را متمایز می کند:

اوبونتو (و توزیع های مبتنی بر دبیان)

• اوبونتو معمولاً از iptable ها برای متعادل کردن بار اولیه استفاده می کند و می تواند با ابزارهای پیچیده تری مانند HAProxy یا Nginx برای تنظیمات پیچیده تر ادغام شود.
• ufw (دیوار آتش بدون عارضه) اوبونتو یک رابط کاربر پسند برای مدیریت iptable ها ارائه می دهد که به طور غیرمستقیم بر پیکربندی های متعادل کننده بار تأثیر می گذارد.
• پشتیبانی از ویژگی های متعادل کننده بار پیشرفته از طریق سیستم مدیریت مخزن و بسته گسترده (APT) انجام می شود که امکان نصب و پیکربندی آسان ابزارهای متعادل کننده بار را فراهم می کند.

Red Hat Enterprise Linux (RHEL) و CentOS

• RHEL و CentOSبا تمرکز بر شرکت، بر ثبات و پشتیبانی گسترده تأکید می کند. آنها ممکن است از نسخه های قدیمی تر اما آزمایش شده تر ابزارهای متعادل کننده بار استفاده کنند.
• آنها دارای فایروال هستند که به عنوان جلویی برای iptable ها عمل می کند و سیستم مدیریت فایروال پویاتری را ارائه می دهد که بر روش اجرای قوانین تعادل بار تأثیر می گذارد.
• Red Hat همچنین خوشه بندی پیشرفته و متعادل سازی بار را از طریق Red Hat Cluster Suite و Load Balancer Add-روی ارائه می دهد و راه حل های یکپارچه تری ارائه می دهد.

فدورا

• فدورا اغلب نرم‌افزارهای به‌روزتر و نسخه‌های هسته را شامل می‌شود، بنابراین ویژگی‌های جدیدتری برای تعادل بار ارائه می‌دهد.
• مانند RHEL از فایروال برای مدیریت فایروال استفاده می کند که شامل جنبه های تعادل بار است.
• ماهیت پیشرفته فدورا به این معنی است که اغلب به آخرین ویژگی‌ها در ابزارها و تکنیک‌های متعادل کننده بار دسترسی دارد و آن را به انتخاب خوبی برای آزمایش پیکربندی‌های جدید تبدیل می‌کند.

OpenSUSE و SUSE Linux Enterprise

• SUSE تمرکز می کند روی محیط‌های سازمانی و ماژول‌هایی مانند افزونه High Availability برای متعادل‌سازی بار و خوشه‌بندی پیشرفته ارائه می‌دهد.
• SUSE از SuSEfirewall2، اسکریپتی که iptables را پیکربندی می‌کند، برای فایروال و تنظیم بار استفاده می‌کند.
• ابزار YaST SUSE تجربه مدیریت سیستم یکپارچه تری را ارائه می دهد که می تواند شامل تنظیم بار متعادل کننده و مدیریت ترافیک شبکه باشد.

Arch لینوکس

• Archکه به دلیل سادگی و رویکرد کاربر محور شناخته شده است، آخرین نسخه ابزارهای متعادل کننده بار را ارائه می دهد که کاربران می توانند آن را به صورت دستی نصب و پیکربندی کنند.
• این با تنظیم تعادل بار از پیش پیکربندی شده همراه نیست. در عوض، به کاربران اجازه می دهد تا سیستم را در صورت نیاز پیکربندی کنند، از جمله سناریوهای متعادل کننده بار پیشرفته.
• این Arch مخازن ویکی و جامعه منابع بسیار خوبی برای یافتن آخرین اطلاعات و ابزارها برای تنظیمات تعادل بار هستند.

استفاده از تعادل بار در توزیع های خود

دستیابی به تعادل بار در لینوکس می تواند به طور قابل توجهی برای هر کسی در مدیریت شبکه یا سیستم مفید باشد.

درک و پیاده‌سازی تکنیک‌های موازنه بار مؤثر در محیط‌ها، به ویژه در محیط‌های مبتنی بر وب، بسیار مهم می‌شود، زیرا اغلب به مدیریت قوی ترافیک بالا و توزیع منابع نیاز دارد.

در حال حاضر، کاملاً واضح است که وجود دارد هیچ راه حل یکسانی وجود ندارد
اینجا؛ هر روش بسته به اینکه مکان و هدف خاص خود را دارد روی آنچه سرورها و برنامه های شما نیاز دارند.