Что такое балансировщик нагрузки?

Балансировщик нагрузки — это устройство или сервис, который распределяет входящий сетевой или прикладной трафик между несколькими серверами или ресурсами. Это распределение помогает оптимизировать использование ресурсов, обеспечить надежность и улучшить время отклика для пользователей. Балансировщики нагрузки могут работать на различных уровнях (например, транспортном, прикладном) и могут направлять трафик к серверным ресурсам или контейнерам, исходя из таких факторов, как доступность, использование ресурсов или близость.

Что такое DNS?

Система доменных имен (DNS) — это, по сути, телефонная книга интернета. Она преобразует понятные человеку доменные имена (например, www.example.com) в IP-адреса, которые используют компьютеры для связи между собой. Настройки DNS критически важны для того, чтобы трафик направлялся на соответствующие серверы или сервисы, когда пользователь вводит доменное имя.

Почему стоит интегрировать DNS с балансировщиками нагрузки?

Когда пользователь запрашивает сайт, DNS играет ключевую роль в направлении его запроса к нужному IP-адресу. В случае с балансировкой нагрузки DNS должен направить запросы на правильный набор серверов, которые могут обрабатывать трафик. Такая настройка гарантирует:

• Масштабируемость: автоматическое распределение трафика между несколькими серверами или сервисами.
• Избыточность: если один сервер или ресурс выходит из строя, трафик перенаправляется на рабочие серверы, что предотвращает простои.
• Оптимизированная производительность: гарантирует, что пользователи направляются на наименее загруженный или наиболее отзывчивый сервер.

Типы балансировщиков нагрузки и конфигурации DNS

Типы балансировщиков нагрузки

1. Балансировщик нагрузки уровня 4 (Транспортный уровень)

   • Работает на транспортном уровне (TCP/UDP) и направляет трафик на основе IP-адреса и порта.
   • Подходит для простой балансировки трафика на низком уровне, где требуется только базовое распределение (например, распределение HTTP-запросов по веб-серверам).

2. Балансировщик нагрузки уровня 7 (Прикладной уровень)

   • Работает на прикладном уровне (HTTP/HTTPS) и направляет трафик на основе данных прикладного уровня, таких как HTTP-заголовки, cookies или пути URL.
   • Идеален для сложных приложений, предоставляя такие возможности, как поддержка сессий (sticky sessions) и SSL-терминация.

3. Глобальный балансировщик нагрузки

   • Предназначен для распределения трафика между несколькими географическими локациями или дата-центрами. Этот тип балансировщика повышает доступность и производительность для пользователей по всему миру.

4. Внутренний балансировщик нагрузки

   • Используется для маршрутизации трафика внутри частной сети, например, между различными сервисами или микросервисами. Часто используется в архитектуре микросервисов.

Типы конфигураций DNS

1. A-запись (Address Record)

   • Отображает доменное имя на IPv4-адрес, направляя трафик на конкретный сервер. A-запись часто используется для конфигураций с одним сервером, но может быть также использована в комбинации с балансировщиками нагрузки.

2. CNAME-запись (Canonical Name Record)

   • Направляет доменное имя на другое доменное имя (псевдоним). Например, www.example.com может указывать на example.com, или балансировщик нагрузки может быть настроен так, чтобы указывать на определенный ресурс или серверное имя.

3. Взвешенная маршрутизация DNS

   • Распределяет трафик между несколькими конечными точками на основе процентных весов, что может быть полезно в сочетании с балансировкой нагрузки для равномерного распределения трафика.

4. Маршрутизация по задержке

   • Направляет трафик пользователей на сервер или конечную точку с наименьшей задержкой, исходя из географического положения пользователя.

5. Резервирование маршрутизации

   • Перенаправляет трафик на резервную конечную точку в случае сбоя основной точки, обеспечивая высокую доступность. Это особенно полезно для балансировки нагрузки и отказоустойчивости DNS.

6. Маршрутизация по географическому положению

   • Направляет трафик в зависимости от географического положения пользователя, обеспечивая, чтобы пользователи направлялись к наиболее близкому или релевантному ресурсу.

Как DNS и балансировщики нагрузки работают вместе

При настройке балансировщиков нагрузки важно понять, как взаимодействуют DNS и балансировщики нагрузки:

1. DNS разрешает домен в IP-адрес: Когда пользователь вводит доменное имя в браузере, DNS преобразует его в IP-адрес.
2. Балансировщик нагрузки направляет трафик на правильный сервер: После того как DNS разрешит домен, запрос достигает балансировщика нагрузки, который решает, какой сервер в бекенде должен обработать запрос на основе настроенных правил балансировки нагрузки (например, по круговому принципу, наименьшее количество соединений и т.д.).
3. Распределение трафика: Балансировщик нагрузки распределяет трафик между различными серверами или ресурсами, чтобы избежать перегрузки и обеспечить лучшую производительность.
4. Проверки состояния и резервирование: Балансировщик нагрузки регулярно проверяет состояние серверов. Если сервер выходит из строя, балансировщик перенаправляет трафик на работающие серверы. DNS также может быть настроен для маршрутизации в случае отказа, что улучшает этот процесс, переключая на резервные ресурсы при сбое.

Шаги для настройки балансировщиков нагрузки с DNS

1. Выбор подходящего типа балансировщика нагрузки

   • Выберите балансировщик нагрузки в зависимости от нужд вашего приложения:
     • Для простого трафика на базе TCP подойдет балансировщик уровня 4.
     • Для HTTP/HTTPS трафика с продвинутой маршрутизацией (например, SSL-терминация) обычно предпочитается балансировщик уровня 7.
     • Рассмотрите глобальное балансирование нагрузки, если ваши пользователи находятся в разных географических точках.

2. Настройка записей DNS

   • После выбора балансировщика нагрузки вам нужно настроить записи DNS:
     • Направьте домен на IP-адрес балансировщика с помощью A-записи или на его DNS-имя с помощью CNAME-записи.
     • Если используете глобальное балансирование нагрузки или резервирование маршрутизации, настройте политики маршрутизации по задержке или резервирования для направления пользователей на лучшую конечную точку.
     • Если используете взвешенную маршрутизацию, настройте соответствующие веса для распределения трафика в соответствии с вашими нуждами (например, для blue-green деплоймента или канареечных релизов).

3. Настройка проверок состояния балансировщика нагрузки

   • Настройте проверки состояния, чтобы трафик направлялся только на здоровые серверы. Балансировщик будет периодически проверять состояние серверов. Если сервер выходит из строя, балансировщик перенаправляет трафик на другие здоровые экземпляры.

4. Реализация SSL/TLS-терминации (при необходимости)

   • Для защищенного трафика (HTTPS) может потребоваться настроить SSL/TLS-терминацию на балансировщике нагрузки. Это снимет нагрузку по шифрованию/расшифрованию с бэкенд-серверов, улучшив производительность и упростив управление сертификатами.

5. Настройка политик маршрутизации трафика

   • В зависимости от ваших нужд настройте продвинутые политики маршрутизации DNS:
     • Маршрутизация по географическому положению: Направляйте пользователей к ближайшему серверу в зависимости от их местоположения.
     • Маршрутизация по задержке: Направляйте пользователей на сервер, который предлагает наименьшую задержку, улучшая время отклика.
     • Резервирование маршрутизации: Настройте резервные ресурсы, чтобы они принимали трафик в случае сбоя основной конечной точки.