distributed-computing/tasks/zinoveva-ad/lab_7

Отчет по лабораторной работе №7

Выполнила студентка гр. ИСЭбд-41 Зиновьева А. Д.

Какие алгоритмы и методы используются для балансировки нагрузки?

Балансировка нагрузки - это процесс распределения рабочих задач между серверами или ресурсами, чтобы оптимизировать производительность и обеспечить стабильную работу системы. Алгоритмы и методы, которые используются для балансировки нагрузки:

1. Round-Robin DNS (Round Robin): Клиент отправляет DNS-запрос для определенного домена, DNS-сервер отвечает клиенту, возвращает список IP-адресов серверов, связанных с этим доменом, обеспечивая равномерное распределение нагрузки.

2. Весовая балансировка (Weighted Round Robin): У каждого сервера устанавливается вес. Список серверов и их весов сохраняется в балансировщике нагрузки. DNS возвращает IP-адреса в зависимости от их веса, который может быть связан с производительностью сервера, нагрузка получается гибко распределенной.

3. Распределенная хэш-функция (Distributed Hash Tables, DHT): Каждый сервер отвечает за свою часть IP-пространства, что позволяет быстро и эффективно распределять нагрузку.

4. Балансировка на основе IP: Когда клиент отправляет запрос на сервер, пакет данных включает IP-адрес, запрос клиента попадает на балансировщик нагрузки, который анализирует IP для определения, на какой сервер направить запрос. Трафик получается равномерным.

5. Балансировка на основе порта: Сервер балансировки определяет, на какой порт отправить запрос, исходя из информации о портах, полученных от клиента.

6. Балансировка с использованием состояния (Stateful Load Balancing): Сервер балансировки учитывает состояние каждого сервера, чтобы определить, какой из них наиболее подходит для обработки запроса.

Оптимальный выбор алгоритма или метода для балансировки нагрузки будет зависеть от конкретных требований и характеристик системы.

Какие открытые технологии существуют для балансировки нагрузки?

1. NGINX: популярный веб-сервер и обратный прокси, который может выполнять функции балансировки нагрузки. Он распределяет трафик между несколькими серверами, поддерживает разные алгоритмов балансировки нагрузки и имеет гибко настраивается.

2. HAProxy: работает на уровне TCP/HTTP. Программа предоставляет возможность балансировки нагрузки между серверами приложений. Она обеспечивает высокую производительность, поддерживает много различных протоколов. (также поддерживает SSL)

3. Apache HTTP Server: этот веб-сервер с функциями балансировки нагрузки. У него есть модуль mod_proxy_balancer, он позволяет распределить трафик между несколькими серверами.

4. IPVS (IP Virtual Server): модуль ядра Linux, который обеспечивает балансировку нагрузки на уровне IP. Он позволяет распределять трафик между несколькими серверами на основе разных алгоритмов.

Каждая из них имеет свои плюсы и минусы.

Как осуществляется балансировка нагрузки на базах данных?

Балансировка нагрузки на базах данных может быть сложной задачей, так как базы данных являются критическими компонентами веб-приложений. Однако, есть несколько подходов и методов, которые помогают решить эту задачу:

1. Репликация данных - процесс создания копий базы данных на нескольких серверах. Один сервер назначается сервером мастер, который принимает записи, а остальные серверы являются серверами слейвами, которые получают обновления из мастер-сервера. Запросы на чтение могут быть перенаправлены на любой из серверов слейвов, распределяя нагрузку между ними.

2. Шардинг - разбиения базы данных на несколько независимых фрагментов (шарды) и их распределение по разным серверам/узлам. Каждый шард содержит только часть данных, и клиенты направляют запросы к соответствующему шарду. Это позволяет распределить нагрузку между серверами.

3. Подходы на основе запросов - эти методы используются для маршрутизации запросов БД на основе типа запроса или определенных правил. Например, можно настроить прокси-сервер или брокер сообщений для маршрутизации запросов к соответствующим серверам БД.

Реверс-прокси как один из элементов балансировки нагрузки.

Реверс-прокси - это сервер, расположенный между клиентом и серверами БД, и его главная задача заключается в перенаправлении запросов от клиента к соответствующим серверам БД.

Реверс-прокси выполняет функции:

1. Балансировка нагрузки;
2. Кеширование;
3. Шифрование и безопасность (SSL);
4. Обработка статических файлов;
5. Фильтрация запросов;
6. Обратная маршрутизация.

Использование реверс-прокси позволяет более эффективно распределить нагрузку, улучшить производительность и обеспечить безопасность.