Load Balancers : Tout savoir sur ce dispositif clé

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L’équilibreur de charge est un dispositif clé qui assure le bon fonctionnement de nombreux services numériques. Sa mission est de répartir les demandes entrantes entre plusieurs serveurs afin d’éviter une surcharge et assurer une réponse rapide et efficace. En d’autres termes, il agit tel un chef d’orchestre dirigeant le flux de trafic à travers les serveurs pour optimiser l’utilisation des ressources, maximiser la performance et minimiser les temps de réponse.

Dans cet article, nous allons lever le voile sur cette technologie devenue essentielle.

Les différents types d’équilibreur de charge

Un équilibreur de charge peut être matériel ou logiciel et opérer à différents niveaux de la pile de protocoles réseau. Chaque type a ses avantages, inconvénients et cas d’utilisation optimales. Voyons ceci en détail.

ImageMatérielCe sont des dispositifs physiques conçus pour gérer l’équilibrage de charge à grande échelle. Ils sont généralement déployés en data center et sont capables de gérer un grand volume de trafic. Ils sont également souvent dotés de fonctionnalités avancées et offrent une haute performance, mais peuvent en revanche se révéler coûteux et moins flexibles que leur penchant logiciel.
ImageLogicielCes équilibreurs de charge sont des applications installées sur un serveur. Généralement moins coûteux et plus flexibles que leurs homologues matériels, ils peuvent être facilement mis à jour ou modifiés. Cependant, leur performance peut dépendre des ressources du serveur sur lequel ils sont installés.
ImageCouche 4Un équilibreur de charge basé sur le réseau(ou Layer 4), opère sur la couche transport du modèle OSI. Il répartit le trafic en fonction des adresses IP source et destination, ainsi que du port. Plus simple et plus rapide, il offre en revanche moins de possibilités pour gérer le trafic de manière granulaire.
ImageCouche 7Un équilibreur de charge basé sur l’application (ou Layer 7), opère sur la couche application du modèle OSI. Il prend des décisions de routage plus complexes basées sur le contenu des messages, comme l’URL, les cookies ou les en-têtes HTTP. Cela lui permet d’offrir une répartition de charge plus sophistiquée, mais il est généralement plus lent que son homologue basé sur le réseau.
ImagePrincipaux fournisseursDe nombreux fournisseurs de solutions d’équilibrage de charge existent, notamment dans le domaine du cloud. Parmi eux, on peut citer : 
  • Amazon Web Services : propose le service Elastic Load Balancing, qui comprend le Classic Load Balancer (Layer 4), le Application Load Balancer (Layer 7) et le Network Load Balancer pour des performances à très grande échelle
  • Google Cloud : fournit le Google Cloud Load Balancing, solution entièrement distribuée et logicielle
  • Microsoft Azure : propose Azure Load Balancer (Layer 4) et Azure Application Gateway (Layer 7)

Comment fonctionne les équilibreurs de charge ?

Source : nginx.com

Les algorithmes utilisés

Un équilibreur de charge utilise différents algorithmes pour déterminer la manière dont doit être réparti le trafic entrant entre les serveurs. Voici quelques-uns des algorithmes les plus couramment utilisés : 

  • Round Robin : C’est le plus simple. Il distribue les requêtes de manière cyclique à chaque serveur de la liste, un à la fois.
  • Least Connections : Cet algorithme dirige les nouvelles requêtes vers le serveur avec le moins de connexions actives. C’est utile lorsque tous les serveurs n’ont pas la même capacité.
  • IP Hash : Il utilise l’adresse IP d’origine et de destination pour déterminer à quel serveur envoyer la requête. C’est utile pour assurer une persistance de session.

Gestion et persistance de session

Pour certaines applications, il est important que toutes les requêtes d’un utilisateur soient dirigées vers le même serveur pendant la durée de sa session. C’est ce qu’on appelle la « persistance de session » ou « l’affinité de session« . 

Prenons un exemple concret. Imaginez que vous ajoutiez des articles à votre panier sur un site marchand, ces informations peuvent être stockées sur un serveur spécifique. Maintenant, si vos requêtes sont redirigées vers un autre serveur, votre panier pourrait alors apparaître comme vide. Pour éviter cela, les équilibreurs de charge utilisent des techniques comme les cookies ou l’algorithme IP Hash pour s’assurer que toutes vos requêtes aillent au même endroit.

Vérification de l’état de santé des serveurs

Il est impératif qu’un équilibreur de charge surveille l’état de santé des serveurs qu’il gère. Ainsi, si un serveur est déterminé comme étant en panne ou non réactif, l’équilibreur de charge cesse de lui envoyer du trafic jusqu’à ce qu’il soit à nouveau opérationnel. Cela permet de garantir que le trafic soit transmis à des serveurs qui sont en mesure de le gérer, améliorant ainsi la fiabilité et la performance globale de l’application.

Mise à l’échelle et haute disponibilité

Un autre aspect important est leur capacité à gérer la scalabilité (mise à l’échelle) et la haute disponibilité. En surveillant continuellement le trafic et la performance des serveurs, un équilibreur de charge peut aider à identifier le moment où de nouvelles ressources sont nécessaires, et assurer une disponibilité continue du service en réacheminant le trafic en cas de défaillance d’un serveur.

Conclusion

Nous avons vu au travers de cet article que les équilibreurs de charge jouent un rôle essentiel dans la gestion du trafic réseau. Il est donc clair qu’ils sont une composante cruciale de l’infrastructure réseau moderne.

Les équilibreurs de charge contribuent à l’efficacité des opérations en répartissant intelligemment le trafic entre les serveurs, en assurant la persistance des sessions pour une meilleure expérience utilisateur, et en surveillant l’état de santé des serveurs pour une performance et une disponibilité optimale.

Alors que notre dépendance envers les applications et les services en ligne continue de croître, leur importance ne fera qu’augmenter. Il est donc essentiel pour les entreprises et les professionnels de l’informatique de comprendre leur fonctionnement et de savoir comment les gérer efficacement.

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