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Principes de base sur les équilibreurs de charge : comment fonctionnent les « gendarmes du trafic » de votre réseau

Jeff Edwards| April 17 2020

| monitoring, Surveillance réseau

des équilibreurs de charge

Si les clients se plaignent de la lenteur de vos applications web, ou si les utilisateurs finaux en interne ne cessent d'appeler le service d'assistance parce qu'il faut trop de temps pour récupérer les fichiers de la base de données, cela indique peut-être un problème avec vos équilibreurs de charge. Sans la bonne approche, les expériences des clients et des utilisateurs finaux peuvent vite devenir pénibles. Vous risquez de perdre des clients ou d'entraver la productivité des employés.

Le marché des équilibreurs de charge est en pleine effervescence. En effet, il est essentiel d'offrir aux clients et aux utilisateurs finaux des expériences agréables avec les applications. Selon un rapport de Market Research Reports, le marché mondial devrait connaître une croissance annuelle de plus de 9 % au cours des cinq prochaines années, pour atteindre 1,9 milliard de dollars en 2025. Ceci représente environ 36 % de plus qu'en 2019.

En tête de la croissance du marché figurent les principaux fournisseurs de cloud public, tels qu'AWS, Microsoft et Google. L'équilibrage de charge des environnements cloud des clients est un élément essentiel de leur valeur ajoutée. Les équilibreurs de charge jouent également un rôle clé dans les centres de données sur site et dans le cloud privé. Les leaders du marché dans ces environnements incluent, entre autres, F5 Networks, Citrix Systems, HPE, IBM, Imperva, NGINX et Radware.

Distribution efficace du trafic

Les solutions d'équilibrage de charge fournies par ces entreprises améliorent la répartition de la charge de travail entre plusieurs ressources informatiques. Il s'agit notamment de serveurs virtualisés à instances multiples, de clusters de serveurs, de périphériques d'infrastructure réseau et de stockage. L'équilibrage de charge maximise l'utilisation des ressources et le débit, tout en réduisant les temps de réponse et en évitant la surcharge d'une seule ressource.

Pour reprendre une analogie concrète, imaginez un agent de la circulation à un carrefour très fréquenté de la ville qui débouche sur plusieurs rues parallèles, toutes menant au centre-ville. Pour chaque véhicule qui arrive au carrefour, l'agent de circulation détermine l'endroit où la circulation est la plus fluide et envoie la voiture dans cette rue. Si l'une des rues est complètement bouchée, l'agent de la circulation peut même fermer celle-ci pendant un certain temps. 

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Les équilibreurs de charge fonctionnent de la même façon. Lorsque des clients ou des utilisateurs finaux souhaitent accéder à une application ou à une base de données, l'équilibreur identifie le serveur d'un cluster physique ou l'instance d'un serveur virtuel qui enregistre le moins de trafic. L'équilibreur dirige alors la requête vers cette ressource. Et comme dans une rue encombrée, si un serveur ou un périphérique réseau rencontre un problème et accumule le trafic, l'équilibreur peut couper l'accès à cette ressource.

Algorithmes d'équilibrage de charge

Les équilibreurs de charge utilisent différents algorithmes pour déterminer comment répartir les requêtes entre les clusters de serveurs ou les multiples instances de serveurs virtuels. Le choix de l'algorithme le mieux adapté à votre environnement dépend de la charge de travail :

Méthode de l'équilibreur de charges

Protocole principal

Bande passante la plus faible

Dirige le trafic vers la ressource qui gère actuellement le moins de trafic.

Nombre minimum de paquets

Sélectionne la ressource qui a reçu le moins de paquets sur une période donnée.

Round Robin

Dirige le trafic vers chaque ressource, une à la fois, sur une base de rotation égale.

Nombre minimum de connexions

Envoie le trafic à la ressource ayant le moins de connexions actives.

Temps de réponse le plus court

Teste les temps de réponse des ressources, puis dirige le trafic vers la ressource ayant le temps de réponse le plus rapide, ce qui permet de savoir quelle ressource est la moins utilisée.

Hachage

Prend des décisions sur le routage des ressources en fonction des données de hachage des paquets entrants, telles que l'en-tête, l'adresse IP, le numéro de port et le nom de domaine.

Charge personnalisée

Teste les charges de ressources en fonction des attributs définis par l'administrateur système, tels que l'utilisation du processeur, la mémoire et le temps de réponse, puis combine les résultats pour déterminer les charges de ressources globales.

Dans la liste ci-dessus, les quatre premières méthodes d'équilibreur, qui sont plus simples en termes d'installation et de maintenance, ne fournissent généralement pas le même niveau de service que les outils plus sophistiqués, qui nécessitent plus de temps d'administration de la part des services informatiques. Toutefois, si vous déployez l'une de ces méthodes plus complexes (Temps de réponse le plus court, Hachage ou Charge personnalisée), vos clients et utilisateurs finaux bénéficieront probablement de temps de réponse beaucoup plus rapides au niveau des applications.

Équilibre entre matériel et logiciels

Vous avez la possibilité d'acheter des dispositifs d'équilibrage de charge ou d'installer un logiciel sur un périphérique existant dans votre infrastructure réseau. Ces deux types de systèmes peuvent traiter, en toute sécurité, plusieurs gigabits de trafic des applications.  

Certains dispositifs incluent des capacités de virtualisation qui vous permettent de consolider plusieurs instances d'équilibreurs de charge sur un seul périphérique. Vous bénéficiez ainsi d'une architecture flexible à locataires multiples avec un isolement total des entités.

Les équilibreurs de charge logiciels sont capables d'offrir les mêmes performances que les dispositifs matériels et peuvent fonctionner sur des hyperviseurs communs, dans des conteneurs d'applications ou en tant que processus Linux sur des serveurs « bare metal ». Ils sont également hautement configurables pour des cas d'utilisation et exigences techniques spécifiques.

Implications de la couche OSI

Dans les sept couches du modèle OSI (interconnexion des systèmes ouverts), les équilibreurs de charge agissent soit au niveau de la couche transport (L4), soit au niveau de la couche applicative (L7). Les équilibreurs L4 basent les décisions de routage sur les ports TCP et UDP utilisés par les paquets, ainsi que sur les adresses IP source et destination des paquets. Ils effectuent la traduction des adresses de réseau, mais ils ne contrôlent pas le contenu réel de chaque paquet.

Les équilibreurs L7 s'avèrent un peu plus puissants. Ils évaluent un éventail plus large de données, y compris les en-têtes HTTP et les ID de sessions SSL, au moment de la distribution du trafic entre les ressources. L'équilibrage est donc plus intensif en termes de calcul que le L4, mais aussi plus efficace en raison du contexte que les équilibreurs L7 ajoutent dans l'analyse et le traitement du trafic.

Performances équilibrées des applications dans le monde entier

La compréhension des facteurs d'équilibrage de charge présentés ci-dessus devrait vous aider à déterminer la solution d'équilibrage de charge la mieux adaptée pour vos applications. Si vous provisionnez des applications Web sur une zone géographique particulièrement étendue, l'équilibrage de la charge des serveurs au niveau mondial constitue un autre attribut important. En effet, il permet d'étendre l'équilibrage des applications à plusieurs centres de données et ainsi de distribuer de très grands volumes de trafic de façon efficace.

Vous pouvez alors vous assurer que vos clients et utilisateurs finaux ne subissent aucune latence importante. Et surtout, vous pouvez éliminer toutes ces plaintes et tous ces appels au service d'assistance !

 

Topics: monitoring, Surveillance réseau

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THIS POST WAS WRITTEN BY Jeff Edwards

Jeff Edwards is a tech writer and analyst with three years of experience covering Information Security and IT. Jeff has written on all things cybersecurity, from APTs to zero-days, and previously worked as a reporter covering Boston City Hall.

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