Urządzenia rozkładania obciążeń

Kształtowanie ruchu i buforowanie pomagają w uzyskaniu lepszej kontroli nad dostępnym pasmem i redukcji opóźnień, ale administratorzy sieci muszą także zapewnić odpowiedni poziom dyspozycyjności serwera webowego.

Jest to moment, w którym do gry wchodzą techniki rozkładania obciążeń. Po przeciwległej stronie połączeń w handlu elektronicznym znajdują się serwery webowe. Popularność ośrodka webowego może zostać zdeprecjonowana możliwościami przetwarzania pojedynczego serwera webowego. Rozkładanie obciążeń rozdziela ruch pomiędzy serwery webowe zawierające identyczną lub pokrywającą się zawartość. Podejście to redukuje lub eliminuje przeciążenia serwera - najczęstszy powód kiepskich czasów reakcji ośrodka handlu elektronicznego.

Rozdzielacze obciążeń (w swojej najprostszej formie) są regulatorami ruchu HTTP, FTP i innych, przeznaczonych dla serwera webowego. Rozdzielacze obciążeń przechwytują ruch webowy, zanim osiągnie on właściwe serwery webowe, i określają, który serwer wspierający jest najlepiej przystosowany do zapewnienia optymalnej wydajności i najszybszego czasu reakcji na zlecenie użytkownika.

Przykładami tego typu rozwiązań mogą być produkty firm Alteon WebSystems, Arrow Point Communications, Coyote Point Systems, F5 Networks, Foundry Networks, HydraWeb Technologies i RADWare (zob. tabela).

W przeciwieństwie do urządzeń buforujących, które różnią się między sobą jedynie niuansami w sposobie przetwarzania zleceń sprowadzania stron, rozdzielacze obciążeń różnią się znacznie - przede wszystkim formą i rozmiarami. Niektórzy dostawcy - Alteon, ArrowPoint i Foundry - implementują rozdzielanie obciążeń w przełącznikach umiejscowionych pomiędzy serwerami i połączeniem internetowym. Inni, jak Coyote Point, F5 Networks i HydraWeb, implementują funkcje rozdzielacza w PC z podwójnym adapterem sieciowym: jednym, łączącym z hubem na froncie serwera webowego, i drugim, łączącym z routerem lub innym urządzeniem połączonym z Internetem.

Na pierwszy rzut oka rozdzielacze obciążeń oparte na PC mogą wydawać się nie na miejscu w sieci przedsiębiorstwa. Jednak nie potwierdza tego praktyka. Ponieważ PC mogą obsługiwać ruch Fast Ethernet na poziomie I/O, to bez przeszkód mogą obsługiwać ruch nawet klasy E-3.

Chociaż oparty na ASIC (Application Specific Integrated Circuit) przełącznik rozdzielający obciążenia oferuje większą niż rozdzielacz oparty na PC wydajność podstawową, to z kolei urządzenie oparte na PC może oferować dużo większy zakres funkcji, ponieważ - wyposażone w system operacyjny ogólnego przeznaczenia - zawiera również standardowy interfejs programowy, pod który niezależni dostawcy mogą pisać oprogramowanie narzędzi zarządzania. Tak więc rozdzielacze obciążeń oparte na PC mają przewagę nad bardzo podstawowym przetwarzaniem rozdzielaczy obciążeń w przełącznikach opartych na ASIC, dzięki możliwości zawarcia w nich wielu funkcji przetwarzania.

Rozdzielacze obciążeń śledzą dane statystyczne na podłączonych serwerach webowych w celu określenia, które z nich są najmniej obciążone i tym samym zapewniają optymalny czas obsługi nadchodzących transakcji. Niektóre rozdzielacze obciążeń (m.in. Alteon, ArrowPoint, HydraWeb, F5 in RADWare) opierają się na relatywnie najprostszych pomiarach czasu reakcji metodą komendy ping. Inne rozdzielacze, m.in. Arrow Point i RADWare, mogą mierzyć czas odpowiedzi zleceń przekazywanych za pośrednictwem sesji telnet lub zlecenia HTTP z serwera.

Ujemną stroną rozdzielaczy obciążeń stosujących ping do sprawdzania kondycji serwerów jest to, że obsługa HTTP na serwerze może być zawieszona, podczas gdy sieciowe połączenie serwerowe może być nadal aktywne i odpowiadać na ping. Prowadzi to do sytuacji, w której rozdzielacz obciążeń jest przekonany, iż serwer może obsługiwać zlecenia HTTP. Jest to jeden z powodów, dla których rozdzielacze obciążeń preferują podejście opierające się na bardziej szczegółowych danych.

HydraWeb 500 wydaje kwerendy bazodanowe, mierząc czas odpowiedzi na kwerendę i używając tego czasu jako jednej z pięciu zmiennych pomiarowych tworzących „indeks balansowy” dla każdego serwera. Produkt używa tego indeksu do wyszukiwania serwera najbardziej odpowiedniego do obsługi poszczególnych zleceń.

Niektóre rozwiązania używają na serwerach agentów gromadzących statystyki i przesyłających je do rozdzielaczy obciążeń. Agenci zapewniają bardziej szczegółowe informacje niż ta, która może być uzyskana z prostych zleceń ping. Na przykład agent HydraWeb może mierzyć użytkowanie CPU serwera, co pomaga określić liczbę zleceń, które serwer może przetworzyć w określonym czasie. Agent Arrow Point CS 100 może drążyć informacje aż do danych transakcyjnych w celu zagwarantowania, że transakcje sesyjne handlu elektronicznego osiągną odpowiedni typ serwera o dużej mocy. CS-100 wykrywa na przykład, czy zlecenie jest kierowane do aktywnej strony webowej. Wtedy zlecenie przekazywane jest do serwera, który już obsługuje takie zlecenia.

Jednak agenci rozmieszczeni na serwerach, zapewniając szczegółowe dane, konsumują także cenny czas CPU. Co więcej, mają jeszcze jedną ujemną cechę: brak możliwości pracy na różnorodnych platformach serwerowych.

Z chwilą określenia przez urządzenie obciążenia każdego zarządzanego serwera obsługa ruchu jest rozdzielana zgodnie z algorytmem. CS-100, Big/ip i Equalizer obsługują rozkład „każdemu po równo”. W tym podejściu rozdzielacz obciążeń wydaje równą liczbę zleceń do wszystkich dostępnych serwerów w kolejności sekwencyjnej. AceSwitch 180, Equalizer, Big/ip i Web Server Director obsługują rozdzielanie w sposób polegający na bezpośrednim kierowaniu zleceń do serwera z najmniejszą liczbą połączeń TCP. CS-100 obsługuje także opcję średniej statystycznej, według której zlecenia są dystrybuowane do serwerów według przydzielonej wagi (Pentium 300 może przyjąć więcej zleceń niż Pentium 200).

Każdy algorytm zarządzający ruchem webowym musi uwzględniać konieczność wykrywania uszkodzonych serwerów. Jednak pojęcie „serwer niedostępny” jest względne. O ile identyfikacja „martwego” serwera nie nastręcza trudności, o tyle problemem jest wykrycie serwera, w których stos TCP/IP jest czynny, ale załamało się oprogramowanie serwera webowego. Zdaje się, że dostawcy nie poświęcili zbyt wiele uwagi temu zagadnieniu.

Jeżeli środowisko składa się z LAN o małej szybkości i stron ze statyczną zawartością, to na ogół jest potrzebny prosty system równoważenia obciążeń - odpowiedni jest system dystrybucji obciążeń typu „każdemu po równo” (round-robin).

Natomiast w przypadku dynamicznych stron webowych jest potrzebny system bardziej szczegółowy i opierający się na inteligentnych agentach (patrz tabela).

Czas na zmiany

Regulatory ruchu, motory buforujące i rozdzielacze obciążeń mogą zapewniać tak bardzo potrzebną pomoc w skracaniu czasu odpowiedzi ośrodka webowego. Należy jednak uznać, że dalsza poprawa wydajności zależy od użycia różnego rodzaju tych urządzeń w jednym wdrożeniu.

I tak na przykład motory buforujące, umiejscawiane na froncie rozdzielaczy obciążeń, mogą z kolei redukować zlecenia do serwerów zaplecza, buforując najczęściej używane strony lub elementy stron webowych. Również stosowanie regulatorów ruchu pakietów może zapewnić, że ruch o znaczeniu strategicznym ma zawsze otwarte drzwi, a rozdzielacz obciążeń może przejąć taki ruch i skierować go do serwera najlepiej przystosowanego do obsługi takich zleceń. Motory buforujące umiejscowione bezpośrednio za rozdzielaczami obciążeń pozwolą z kolei na rozładowanie powtarzalnych zleceń ściągania stron z serwera, uwalniając je dla innych zleceń, np. zamówień i innych krytycznych transakcji.

W najbliższym czasie oczekuje się produktów oferujących zintegrowane usługi przyspieszenia ruchu. Producenci przełączników, tacy jak Alteon, zamierzają zawrzeć w swoich produktach funkcje buforowania i kształtowania ruchu. Cisco zawarła już pewne możliwości rozładowywania obciążeń w produkcie LocalDirectory. Nawet dostawcy rozdzielaczy obciążeń, tacy jak Arrow Point, zaczynają oferować regułowe kształtowanie ruchu i możliwości kontroli ruchu nadbudowane nad innymi mechanizmami.