Ursprünglich bestand das Web meist aus statischen Inhalten: Ein paar Benutzer, die den Großteil ihrer Zeit mit dem Lesen verbrachten und nur selten den Server mit ein paar Klicks belastet hatten. Nun sehen wir reale Anwendungen, die im Besitz von mehreren Benutzern für zehn Minuten oder Stunden sind, die wenige statische Inhalte haben und eine Menge Arbeit zwischen mehreren Klicks auf den Servern erledigen. Die Benutzer besuchen oft die gleichen Webseiten, die sie gut kennen und benötigen nur wenig Zeit, um den Inhalt zu lesen. Sie erwarten sofortige Bearbeitung der Anfragen. Dadurch wird der Server jedoch mit jedem Klick stärker belastet. Diese Dynamik hat einen neuen Bedarf an hoher Leistung und ständiger Verfügbarkeit von Servern entwickelt, welche von vielen Unternehmen zu spüren ist.
Die Unternehmen haben ihre Abhängigkeit von entfernten und mobilen Zugriff auf Business-Anwendungen über das Internet verstärkt. Anwendungen, die den Arbeitnehmern in den Niederlassungen und Home-Offices zur Verfügung stehen müssen, werden zunehmend über ein Intranet zugänglich gemacht. Webseiten wurden ein integraler Bestandteil der täglichen Interaktionen mit Kunden, Lieferanten und Partnern. Aus diesen Gründen müssen robuste Lösungen für einen ununterbrochenen, sicheren und leistungsfähigen Zugang zu netzbasierten Business-Anwendungen und Webseiten im Unternehmen sichergestellt werden.
Hierzu trägt die Hochverfügbarkeit von IT-Anwendungen durch Load-Balancing bei.
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Komplexer, aber dafür im Gegensatz zum DNS SLB leistungsfähiger, ist das NAT basierte Server Load-Balancing. In einem NAT SLB werden zwei Netze erstellt. Zum einen ein privates Netz mit den Servern und zum anderen ein öffentliches Netz, welches mittels Router mit dem Internet verbunden ist. Der NAT-SLB ersetzt die Adresseninformation der Datenpakete, so dass der Client den Eindruck hat, dass er nur mit einem Server kommuniziert, nämlich mit dem Loadbalancer.
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Bei dem Flat-basierten SLB wird nur ein Netz benötigt. Die Verbindung zwischen dem Server und dem Loadbalancer findet über einen Switch statt. Im Unterschied zu dem NAT-basierten SLB wird hier nicht die IP-Adresse, sondern die MAC-Adresse des entsprechenden Datenframes manipuliert. Bei einer Anfrage des Clients an den LB wird die MAC-Adresse des Clients gegen die des Servers getauscht damit das Datenpaket weitergeleitet werden kann.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Ziel und Aufbau dieser Arbeit
1.3 Themenabgrenzung
2 Grundlagen
2.1 Begriffsdefinitionen
2.1.1 Hochverfügbarkeit
2.1.2 OSI-Referenzmodell
2.1.3 Load-Balancing
2.1.3.1 Server Load-Balancing
2.1.3.1.1 DNS Server Load-Balancing
2.1.3.1.2 NAT Server Load-Balancing
2.1.3.1.3 Flat Server Load-Balancing
2.1.3.2 Global Server Load-Balancing
2.2 Verfügbarkeit und Leistungsmessung der Server
2.2.1 Testen der Verfügbarkeit der Server
2.2.2 Leistungsmessung der Server
3 Hochverfügbarkeit in einer Beispielanwendung
3.1 Betriebswirtschaftliche Einordnung
3.2 Technische Anforderungen an die Beispielanwendung
3.3 Architektur einer Anwendung ohne Loadbalancer
3.3.1 Softwarearchitektur
3.3.1.1 Präsentationsschicht
3.3.1.2 Logikschicht
3.3.1.3 Datenhaltungsschicht
3.3.2 Hardwarearchitektur
3.4 Architektur einer Anwendung mit Loadbalancer
4 Fazit
4.1 Offene Punkte
4.2 Ausblick
5 Literaturangaben
Zielsetzung & Themen
Das primäre Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Hochverfügbarkeit von IT-Anwendungen und die Darstellung der theoretischen Einbindung von Load-Balancing in einer Beispielanwendung. Dabei wird kritisch analysiert, wie durch die Verteilung von Lasten auf mehrere Systeme Ausfallsicherheit gewährleistet werden kann, um den Anforderungen an moderne, robuste und leistungsfähige Geschäftsanwendungen gerecht zu werden.
- Grundlagen der Hochverfügbarkeit und deren Metriken
- OSI-Referenzmodell als Basis für Netzwerkarchitekturen
- Vergleich verschiedener Load-Balancing-Verfahren (DNS, NAT, Flat)
- Software- und Hardwarearchitektur einer hochverfügbaren Beispielanwendung
- Methoden zur Leistungsmessung und Überprüfung der Serververfügbarkeit
Auszug aus dem Buch
2.1.3.1 Server Load-Balancing
Sogenannte Server Loadbalancer werden in Computercluster oder auch Serverfarmen eingesetzt. Es ist ein System von mehreren Rechnern, die zu einem Funktionseinheit zusammengeschlossen werden. Die Begriffe Cluster und Serverfarm werden nicht unterschieden, da ein Cluster oft als Serverfarm bezeichnet wird, falls er die Erhöhung der Verfügbarkeit als primäres Ziel hat.
Um eine Überbelastung eines einzelnen Rechners/Servers zu verhindern wird SLB vor allem dort eingesetzt, wo viele Clients eine hohe Anfragedichte und somit eine hohe Datenrate erzeugen. Es besteht keine Notwendigkeit von einem SLB, wenn die Anzahl der Clients oder die Anfragenrate niedrige Werte aufweisen.
Das Server Load-Balancing kann in verschiedenen Schichten des OSI-Referenzmodells eingesetzt werden. Drei verschiedene Ansätze werden grundsätzlich unterschieden: DNS Server Load-Balancing, NAT Server Load-Balancing und Flat Server Load-Balancing.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung erläutert die zunehmende Abhängigkeit von IT-Anwendungen und die daraus resultierende Notwendigkeit robuster, hochverfügbarer Systeme.
2 Grundlagen: In diesem Kapitel werden grundlegende Begriffe definiert, das OSI-Referenzmodell erläutert und verschiedene Load-Balancing-Techniken vorgestellt.
3 Hochverfügbarkeit in einer Beispielanwendung: Dieses Kapitel transferiert die theoretischen Konzepte auf eine betriebswirtschaftliche Anwendung und entwirft eine Architektur zur Erreichung von Hochverfügbarkeit.
4 Fazit: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen, bewertet das Erreichen der gesetzten Ziele und gibt einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung im Bereich Load-Balancing.
Schlüsselwörter
Hochverfügbarkeit, Load-Balancing, IT-Anwendungen, Serverfarm, Computercluster, OSI-Modell, Verfügbarkeit, Ausfallsicherheit, Server-Architektur, Softwarearchitektur, DNS, NAT, Flat-SLB, Skalierbarkeit, Systemausfall
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Sicherstellung der Hochverfügbarkeit von IT-Anwendungen durch den Einsatz von Load-Balancing-Technologien.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die theoretischen Grundlagen der Hochverfügbarkeit, die verschiedenen Load-Balancing-Ansätze und deren konkrete Implementierung in einer IT-Architektur.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es, die Problematik der Hochverfügbarkeit darzustellen und zu zeigen, wie Load-Balancing in einer Beispielanwendung praktisch zur Ausfallsicherheit beitragen kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit stützt sich auf eine Literaturanalyse sowie die Modellierung und den Entwurf einer Software- und Hardwarearchitektur für eine Beispielanwendung.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden nach einer theoretischen Einführung die Architektur einer Anwendung ohne Loadbalancer sowie der Entwurf eines hochverfügbaren Systems mit Loadbalancing-Integration analysiert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den wichtigsten Begriffen zählen Hochverfügbarkeit, Load-Balancing, Serverfarm, OSI-Modell und Skalierbarkeit.
Wie unterscheidet sich DNS von NAT Load-Balancing?
Während DNS-basiertes Load-Balancing Domainnamen in IP-Adressen übersetzt, arbeitet NAT-basiertes Load-Balancing auf einer tieferen Netzwerkschicht durch Manipulation von Adressinformationen in Datenpaketen.
Warum ist eine Drei-Schichten-Architektur für die Beispielanwendung sinnvoll?
Sie ermöglicht eine klare Trennung zwischen Präsentation, Logik und Datenhaltung, was die Strukturierung, Wartbarkeit und Skalierbarkeit der Anwendung unter Last deutlich verbessert.
- Quote paper
- B.A. Georgi Trendafilov (Author), 2009, Hochverfügbarkeit von IT-Anwendungen durch Load-Balancing, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/144925
