التوزيع الفعال للأحمال هو عنصر حاسم في البُنى التحتية السحابية الحديثة، حيث يضمن أن تظل التطبيقات قابلة للاستجابة، وقابلة للتوسع، وموثوقة. مع تزايد اعتماد المؤسسات على البيئات السحابية، أصبح من الضروري فهم خيارات توزيع الأحمال التي تقدمها مزودات السحابة الكبرى مثل خدمات أمازون ويب (AWS) ومنصة جوجل السحابية (GCP) ومايكروسوفت أزور. يتناول هذا المقال مبادئ توزيع الأحمال الفعال ويوفر نظرة مفصلة على خدمات توزيع الأحمال التي تقدمها AWS و GCP و Azure.

ما هو توزيع الأحمال؟ التعريف يشير توزيع الأحمال إلى توزيع حركة المرور عبر الشبكة على عدة خوادم لضمان عدم تحميل أي خادم بمفرده. تعمل هذه العملية على تحسين استخدام الموارد، وزيادة الإنتاجية، وتقليل وقت الاستجابة، وضمان التوفر العالي.

أهمية توزيع الأحمال

• القابلية للتوسع: تمكّن التطبيقات من التعامل مع الزيادة في حركة المرور عن طريق توزيع الأحمال.
• الاعتمادية: تحسن موثوقية التطبيق عن طريق إعادة توجيه حركة المرور في حالة حدوث فشل في الخادم.
• الأداء: تحسين تجربة المستخدم من خلال تقليل التأخير وضمان أوقات استجابة سريعة.
• الصيانة: تسهّل أنشطة الصيانة من خلال السماح بتوجيه حركة المرور بعيدًا عن الخوادم التي تخضع للتحديثات أو الإصلاحات.

تقنيات توزيع الأحمال

• التوزيع الدوري (Round Robin): يوزع الطلبات بشكل تسلسلي عبر قائمة من الخوادم. هذه الطريقة بسيطة ولكنها لا تأخذ في الحسبان الأحمال المتفاوتة على كل خادم.
• أقل الاتصالات (Least Connections): توجه حركة المرور إلى الخادم الذي يحتوي على أقل عدد من الاتصالات النشطة، مما يساعد في تحسين استخدام الموارد في الحالات التي تكون فيها أوقات معالجة الطلبات متفاوتة.
• تجزئة عنوان IP (IP Hash): يستخدم عنوان IP للعميل لتعيين الطلبات إلى الخوادم، مما يضمن أن العميل نفسه يصل دائمًا إلى نفس الخادم. هذا مفيد للحفاظ على الاستمرارية في الجلسات.
• التوزيع الدوري الموزون (Weighted Round Robin): يتم تعيين أوزان للخوادم بناءً على قدرتها. يتم توزيع حركة المرور وفقًا لذلك، مما يسمح للخوادم الأقوى بمعالجة المزيد من الطلبات.

توزيع الأحمال في AWS AWS Elastic Load Balancing (ELB) تقدم AWS عدة خدمات لتوزيع الأحمال تحت مظلة Elastic Load Balancing (ELB):

• موازن الحمل للتطبيقات (ALB)
• موازن الحمل للشبكة (NLB)
• موازن الحمل التقليدي (CLB)

موازن الحمل للتطبيقات (ALB)
يعمل ALB في الطبقة 7 (طبقة التطبيقات) وهو مثالي لتوجيه حركة مرور HTTP/HTTPS. تشمل الميزات الرئيسية:

• التوجيه المتقدم: يدعم التوجيه استنادًا إلى المضيف والمسار، مما يسمح بتوجيه حركة المرور إلى خدمات محددة.
• دعم WebSocket: يمكن من الاتصال في الوقت الفعلي عبر WebSocket.
• الفحص الصحي: يراقب صحة الأهداف المسجلة لضمان إرسال حركة المرور فقط إلى المثيلات الصحية.
• حالات الاستخدام: الخدمات الدقيقة، التطبيقات المعبأة في حاويات، والتطبيقات التي تتطلب توجيهًا معقدًا.

موازن الحمل للشبكة (NLB)
يعمل NLB في الطبقة 4 (طبقة النقل) وهو مصمم للتعامل مع حركة مرور TCP وUDP. إنه فعال للغاية في التعامل مع ملايين الطلبات في الثانية مع الحفاظ على انخفاض زمن الاستجابة.

• عناوين IP الثابتة: يوفر عناوين IP ثابتة لموازن الحمل، مما يسهل التكامل مع الخدمات الأخرى.
• إنهاء TLS: يقوم بتحميل فك تشفير TLS على موازن الحمل، مما يوفر موارد على المثيلات الخلفية.
• حالات الاستخدام: التطبيقات التي تتطلب أداءً عاليًا، مثل الألعاب والاتصالات في الوقت الفعلي.

موازن الحمل التقليدي (CLB)
CLB هو خدمة موازن الحمل الأصلية في AWS، تعمل في الطبقتين 4 و7. بينما لا تزال الخدمة متاحة، تشجع AWS على استخدام ALB أو NLB للتطبيقات الجديدة بسبب ميزاتهما المتقدمة.

• حالات الاستخدام: التطبيقات القديمة التي تم دمجها بالفعل مع CLB.

إعداد ELB في AWS

1. الوصول إلى وحدة تحكم إدارة EC2.
2. الانتقال إلى "موازني الأحمال" في قسم التوزيع.
3. النقر على "إنشاء موازن حمل" واختيار النوع (ALB، NLB، أو CLB).
4. تكوين إعدادات موازن الحمل، بما في ذلك المستمعين، مناطق التوفر، وإعدادات الأمان.
5. تسجيل المثيلات المستهدفة.
6. مراجعة وإنشاء موازن الحمل.

توزيع الأحمال في Google Cloud Platform (GCP) موازن الحمل في Google Cloud تقدم GCP مجموعة من خيارات توزيع الأحمال التي يمكنها توزيع حركة المرور عبر الموارد العالمية.

• موازن حمل HTTP(S)
• موازن حمل TCP/UDP
• موازن حمل داخلي
• موازن حمل الشبكة

موازن حمل HTTP(S)
يعمل موازن حمل HTTP(S) في GCP في الطبقة 7 وهو موزع عالميًا. تشمل الميزات الرئيسية:

• الانتشار العالمي: يوجه الطلبات من المستخدمين تلقائيًا إلى أقرب مثيل خلفي.
• التوجيه استنادًا إلى المحتوى: يدعم الخرائط URL لتوجيه حركة المرور بناءً على سمات الطلب.
• إلغاء تحميل SSL: يتعامل مع إنهاء SSL، مما يحسن الأداء على الخدمات الخلفية.
• حالات الاستخدام: تطبيقات الويب، خلفيات التطبيقات المحمولة، وخدمات واجهات برمجة التطبيقات (APIs).

إعداد توزيع الأحمال في GCP

1. الوصول إلى وحدة تحكم Google Cloud.
2. الانتقال إلى خدمات الشبكة واختيار توزيع الأحمال.
3. النقر على "إنشاء موازن حمل" واختيار النوع (HTTP(S)، TCP/UDP، أو داخلي).
4. متابعة الإعدادات لتكوين الخوادم الخلفية، والفحوصات الصحية، وقواعد التوجيه.
5. مراجعة وإنشاء موازن الحمل.

توزيع الأحمال في Microsoft Azure موازن حمل Azure تقدم Azure حلًا قويًا لتوزيع الأحمال يمكن تصنيفه إلى:

• موازن حمل Azure
• بوابة تطبيقات Azure
• مدير حركة المرور Azure

موازن حمل Azure يعمل موازن حمل Azure في الطبقة 4 ويوزع حركة المرور الواردة عبر الآلات الافتراضية.

• التوافر العالي: يوفر بنية عالية التوافر والمرونة.
• فحوصات الصحة: يستخدم فحوصات الصحة لمراقبة صحة الخوادم الخلفية وتوجيه حركة المرور وفقًا لذلك.
• القواعد الواردة والصادرة: قواعد قابلة للتخصيص لإدارة تدفق حركة المرور.
• حالات الاستخدام: التطبيقات الداخلية التي تتطلب توزيع أحمال TCP/UDP فعالًا.

إعداد توزيع الأحمال في Azure

1. الوصول إلى بوابة Azure.
2. الانتقال إلى موازني الأحمال والنقر على "إضافة".
3. تكوين الإعدادات الأساسية بما في ذلك مجموعة الموارد، الاسم، والمنطقة.
4. تحديد تكوين IP الأمامي والمجموعة الخلفية.
5. تعريف الفحوصات الصحية وقواعد توزيع الأحمال.
6. مراجعة وإنشاء موازن الحمل.

أفضل الممارسات لتوزيع الأحمال

• مراقبة الأداء: راقب أداء موازن الحمل والخدمات الخلفية لضمان الأداء الأمثل.
• تنفيذ فحوصات الصحة: قم بتكوين فحوصات الصحة لتحديد وإعادة توجيه حركة المرور بعيدًا عن المثيلات غير الصحية.
• استخدام التوسع التلقائي: دمج توزيع الأحمال مع التوسع التلقائي لتعديل الموارد ديناميكيًا استنادًا إلى متطلبات حركة المرور.
• اختبار سيناريوهات الفشل: اختبر سيناريوهات الفشل بانتظام لضمان التوافر العالي وقدرات التعافي من الكوارث.

مشاكل استكشاف الأخطاء وإصلاحها في توزيع الأحمال

• المثيلات الخلفية غير المستجيبة: تحقق من فحوصات الصحة الخاصة بالمثيلات الخلفية.
• توزيع غير متساوٍ لحركة المرور: راجع إعدادات موازن الحمل لضمان التوجيه بشكل صحيح.
• مشاكل التأخير: قم بتحليل أنماط حركة المرور وتحسين قواعد التوجيه.

يعد توزيع الأحمال الفعال جزءًا أساسيًا من بنية السحابة، مما يمكّن التطبيقات من التوسع والأداء والبقاء موثوقة. يساعد فهم العروض المتميزة لتوزيع الأحمال من AWS و GCP و Azure المؤسسات في اختيار الحلول المناسبة لاحتياجاتها. باتباع أفضل الممارسات وتقنيات استكشاف الأخطاء، يمكن تحسين استراتيجية توزيع الأحمال وتحسين تجربة المستخدم.