Различные подходы к балансировке, основанные на технологии клиент-сервер

Рассмотрим различные подходы к балансировке нагрузки. Выделяют следующие категории:

- клиентские;

- основанные на DNS;

- диспетчерские;

- серверные.

Клиентский подход реализует выбор сервера на стороне клиента. Клиенты могут выбрать один из веб-серверов случайным образом или выбрать наиболее подходящий сервер, используя механизмы интеллектуального выбора. Браузер Netscape Navigator использует клиентский подход при доступе к своим сайтам. Когда пользователь просматривает домашнюю страницу Netscape, Navigator случайным образом выбирает один из серверов и направляет ему запрос пользователя. Случайный выбор не может гарантировать балансировку загрузки и доступность сервера. Интеллектуальный выбор сервера может быть реализован с использованием Java апплетов, запущенных на стороне клиента для определения состояния серверов и задержек в сети. В этом случае может быть выбран наиболее подходящий сервер и запрос отправлен именно ему. Недостаток данного подхода состоит в большой временной задержке, вызванной определением состояний серверов.

Подход, основанный на DNS – это решение на стороне системы. Сервер служба имен доменов – это механизм маршрутизации для распределенных веб-серверов. Он может выбрать один из веб-серверов для обработки запроса путем отображения унифицированного указателя информационного ресурса (URL УУИР) на IP адрес веб-сервера. Однако DNS-сервер может стать узким местом в процессе маршрутизации. Существуют программные продукты для распределения нагрузки между многими географически рассредоточенными серверами, в которых DNS-сервер определяет и доступность серверов, и временную задержку в сети для выбора подходящего сервера, использующего технологию клиент-сервер.

Чтобы получить полный контроль над маршрутизацией клиентских запросов диспетчерский подход выполняет отображение адресов на уровне IP. Он определяет группу веб-серверов с одиночным виртуальным IP адресом, которым является IP адрес диспетчера. Диспетчер в свою очередь действует в качестве центрального планировщика и имеет полный контроль над маршрутизацией запросов. Диспетчер идентифицирует каждый сервер с частным адресом и, если нужно, перенаправляет клиент-серверный пакет, переписав IP адрес. В основе лежит механизм на основе TCP-маршрутизатора, TCP- маршрутизатор играет роль диспетчера. Основным недостатком подхода с переписыванием пакета является накладные расходы на изменение адреса.

Другая схема: перенаправления пакетов – перенаправление на уровне HTTP. Здесь диспетчер распределяет входящие запросы по серверам через механизмы перенаправления, предоставляемые HTTP. Диспетчер может перенаправить запрос посылкой ответа клиента, при этом в заголовке ответа указан адрес сервера. В этом случае клиент еще раз отправляет запрос, но уже напрямую на сервер.

Серверный подход использует механизм двухуровневой диспетчеризации. DNS сервер первоначально определяет сервер, на который идет клиентский запрос. После этого каждый сервер может переопределить запрос к другому серверу. Это децентрализованная стратегия перераспределения загрузки, в которой всем серверам разрешено участие в процессе балансировки загрузки. Существует реализация этого подхода на основе веб-сервера Apache. Эта реализация позволяет произвести однородное перераспределение HTTP запросов от перегруженных серверов к малоиспользуемым. Запрос передается по цепочке функций принятия решений, называемых функциями-кандидатами. Каждая функция-кандидат переупорядочивает набор доступных серверов и выбирает метод перераспределения запроса (HTTP перенаправление или через HTTP-прокси), основываясь на информации о ресурсах.