لود بالانسینگ چیست؟ چطور کار می کند؟

لود بالانسینگ فناوری مهمی در مدیریت ترافیک شبکه است که برای بهینهسازی عملکرد و کاهش بار سرورها به کار میرود. این فرآیند با توزیع هوشمند درخواستها بین منابع مختلف، باعث افزایش کارایی و کاهش خطرات خرابی میشود.
در این مقاله فالنیک، به زبان ساده و کاربردی، به بررسی مفهوم لود بالانسینگ چیست؟پرداخته و نقش آن را در افزایش سرعت، کاهش فشار روی سرورها و بهبود تجربه کاربری توضیح میدهیم. همچنین، اگر دنبال مشاوره شبکه برای پیادهسازی بهترین راهکارهای توزیع بار هستید، نکات ارزشمندی را با شما به اشتراک خواهیم گذاشت. پس همراه ما باشید تا شبکهای پایدارتر و سریعتر داشته باشید.
فهرست محتوا
لود بالانسینگ چیست؟
لود بالانسینگ یا توزیع بار، یکی از فناوریهای کلیدی در حوزه ترافیک شبکه و زیرساختهای فناوری اطلاعات محسوب میشود که به منظور مدیریت و توزیع ترافیک ورودی بین چندین سرور، دستگاه یا سرویس استفاده میشود. هدف اصلی آن افزایش کارایی، بهبود دسترسپذیری و کاهش زمان پاسخگویی به کاربران است. چنین تکنیکی بهخصوص در سناریوهایی که نیاز به پردازش حجم زیادی از درخواستها وجود دارد، بسیار اهمیت پیدا میکند.
لود بالانسینگ به کاربران کمک میکند تا تجربهای بدون وقفه و قابلاعتماد از خدمات آنلاین داشته باشند. در عمل، این فناوری تضمین میکند که هیچ سروری به تنهایی زیر بار بیشازحد قرار نگیرد و همه منابع موجود به صورت هماهنگ عمل کنند. لود بالانسینگ نه تنها عملکرد شبکه را بهبود میبخشد، بلکه از خرابیهای احتمالی ناشی از بار بیشازحد روی سرور نیز جلوگیری میکند.
لود بالانسینگ میتواند در لایههای مختلف شبکه پیادهسازی شود. دو نوع اصلی آن شامل لود بالانسینگ نرمافزاری و سختافزاری است. در حالت سختافزاری از دستگاههای فیزیکی اختصاصی برای توزیع بار استفاده میشود، در حالی که در حالت نرمافزاری برنامههای کاربردی یا سرویسهای ابری این نقش را ایفا میکنند. این فناوری اغلب با پروتکلهای مختلفی مانند HTTP/HTTPS، TCP و UDP کار میکند.
استفاده از لود بالانسینگ بهویژه در محیطهای با ترافیک بالا مانند وبسایتهای پرتردد، اپلیکیشنهای آنلاین و خدمات ابری، نیازی ضروری است. این فناوری نه تنها باعث افزایش رضایت کاربران میشود، بلکه به سازمانها کمک میکند تا منابع خود را بهینهتر مدیریت و در هزینهها صرفهجویی کنند.
8 کاربرد لود بالانسینگ
لود بالانسینگ یا توزیع بار بهعنوان یکی از ابزارهای کلیدی در مدیریت شبکه و زیرساختهای فناوری اطلاعات کاربردهای گستردهای دارد. این فناوری در بسیاری از محیطها و سناریوهای عملیاتی به کار میرود تا عملکرد، دسترسپذیری و مقیاسپذیری سرویسها را بهبود بخشد. لود بالانسینگ تقریباً در هر نوع سیستم توزیعشدهای کاربرد دارد، از وبسایتهای پربازدید گرفته تا سیستمهای بانکی، شبکههای اجتماعی، گیمینگ و پردازشهای ابری. در ادامه برخی از کاربردهای مهم لود بالانسینگ توضیح داده میشود:

1- توزیع ترافیک وب (Web Traffic Distribution)
مثال: وبسایتهای پربازدید مانند Amazon، Google و Facebook
- لود بالانسر درخواستهای کاربران را بین چندین وب سرور توزیع میکند تا بار روی یک سرور متمرکز نشود.
- افزایش سرعت پاسخگویی و دسترسپذیری بالا در صورت خرابی سرور.
2- اپلیکیشنهای ابری و SaaS (Cloud & SaaS Applications)
مثال: سرویسهایی مانند Google Drive، Dropbox، Office 365
- در معماری Cloud-native، لود بالانسر درخواستها را بین سرورهای مختلف یا کانتینرها (Docker/Kubernetes) پخش میکند.
- افزایش Scalability و امکان اضافه کردن سرورهای جدید بهصورت دینامیک.
3- دیتابیسهای توزیعشده (Database Load Balancing)
مثال: استفاده در MongoDB Cluster، MySQL Replication
- در محیطهای دارای Replication، درخواستهای Read و Write بین سرورهای مختلف دیتابیس تقسیم میشود.
- بهبود عملکرد کوئریها و کاهش زمان پاسخدهی.
4- بازیهای آنلاین و سرورهای گیمینگ (Gaming Servers Load Balancing)
مثال: بازیهای چندنفره مثل Call of Duty، Fortnite
- جلوگیری از Latency بالا و توزیع بازیکنان روی سرورهای مختلف
- افزایش Fault Tolerance تا در صورت از کار افتادن یک سرور، بازی قطع نشود.
5- مدیریت API Gateway و میکروسرویسها (API & Microservices Load Balancing)
مثال: معماری میکروسرویس در Netflix، Uber
- در معماری Microservices، درخواستها بین Service Instances مختلف توزیع میشود.
- بهبود استقلال سرویسها و افزایش Fault Isolation
6- مدیریت ایمیل و سرورهای SMTP (Email & SMTP Load Balancing)
مثال: سیستمهای ایمیل انبوه مانند Gmail و Outlook
- ارسال و دریافت ایمیلها از طریق چندین سرور SMTP برای جلوگیری از Overload
7- متوازنسازی در مراکز داده (Data Center Load Balancing)
مثال: دیتاسنترهای AWS، Azure، Google Cloud
- توزیع بار بین چندین دیتاسنتر در نقاط جغرافیایی مختلف برای کاهش Latency
- در صورت خرابی یک مرکز داده، ترافیک به دیتاسنترهای دیگر منتقل میشود.
8- جلوگیری از حملات DDoS و امنیت شبکه (DDoS Protection & Security)
مثال: استفاده از Cloudflare Load Balancer، AWS Shield
- فیلتر کردن ترافیک مخرب قبل از رسیدن به سرورهای اصلی
- بهبود امنیت سرورها و جلوگیری از Down شدن سایت در اثر حملات DDoS
نحوه کار لود بالانسینگ چگونه است؟
لود بالانسینگ با استفاده از الگوریتمهای هوشمند و مکانیزمهای توزیع ترافیک، تضمین میکند که بار ورودی به شبکه یا سرویس بهطور مساوی و بهینه بین منابع مختلف توزیع شود. این فرآیند شامل چندین مرحله کلیدی است که به یکپارچگی و کارایی خدمات کمک میکنند.

مرحله اول، دریافت درخواستهای ورودی
هنگامی که کاربر درخواستی مانند بارگذاری یک وبسایت یا ارسال اطلاعات به یک سرویس آنلاین ارسال میکند، درخواستها مستقیما به سرور ارسال نمیشوند بلکه ابتدا به لود بالانسر ارسال میشود. لود بالانسر بهعنوان نقطه میانی عمل میکند که ترافیک ورودی را دریافت و سپس تصمیمگیری میکند که این ترافیک به کدام سرور یا منبع هدایت شود. تصمیمگیری لود بالانسر بر اساس چندین فاکتور انجام میشود، از جمله وضعیت سلامت سرورها، میزان بار فعلی هر سرور و نزدیکی جغرافیایی به کاربر.
مرحله دو، بررسی سلامت سرورها
یکی از بخشهای کلیدی لود بالانسینگ، بررسی وضعیت سلامت سرورها (Health Check) است. لود بالانسر بهطور دورهای وضعیت سرورها را از نظر عملکرد و دسترسپذیری ارزیابی میکند. اگر یکی از سرورها در دسترس نباشد یا عملکرد ضعیفی داشته باشد، لود بالانسر بهصورت خودکار آن سرور را از چرخه توزیع خارج و ترافیک را به منابع دیگر هدایت میکند.
مرحله سوم، توزیع ترافیک
بر اساس عواملی مانند بار پردازشی سرورها، زمان پاسخدهی یا نزدیکی جغرافیایی، لود بالانسر هر درخواست را به مناسبترین سرور هدایت میکند تا از ازدحام روی یک سرور جلوگیری شود. پس از انتخاب سرور مناسب، لود بالانسر درخواست را به آن سرور ارسال میکند و سرور پاسخ موردنیاز را به کاربر برمیگرداند. برای کاربران فرآیند یادشده بهصورت شفاف انجام میشود و آنها متوجه وجود لود بالانسر نمیشوند.
مرحله چهارم، مدیریت خرابی سرورها
اگر یکی از سرورها خراب شود یا پاسخ ندهد، لود بالانسر بهصورت خودکار درخواستها را به سرورهای دیگر هدایت میکند تا اختلالی در سرویس ایجاد نشود.
مرحله پنجم، بهینهسازی عملکرد
با توزیع هوشمندانه ترافیک و استفاده از سرورهای سالم، لود بالانسر باعث بهبود عملکرد کلی سیستم و کاهش تأخیر در پاسخدهی میشود.
در محیطهای پیچیدهتر، لود بالانسینگ میتواند بین چندین مرکز داده یا نقاط جغرافیایی انجام شود (Global Load Balancing). در چنین حالتی ترافیک بر اساس عواملی مانند نزدیکی جغرافیایی به نزدیکترین سرور هدایت میشود تا زمان تاخیر کاهش یابد و تجربه کاربری بهبود پیدا کند.
انواع Load balancer کدامند؟
لود بالانسینگ بر اساس نیازهای متنوع سازمانها و محیطهای مختلف به روشهای گوناگونی پیادهسازی میشود. هر نوع از این روشها دارای ویژگیها، مزایا و محدودیتهایی هستند که آنها را برای شرایط خاص مناسب میسازد.

1- لود بالانسینگ سختافزاری
لود بالانسینگ سختافزاری با استفاده از دستگاههای فیزیکی طراحیشده مخصوص انجام میشود. این دستگاهها مجهز به سختافزارهای پیشرفتهای هستند که توانایی پردازش حجم بالایی از ترافیک را با سرعت و کارایی بالا دارند. دستگاههای سختافزاری اغلب سیستمعامل و نرمافزارهای اختصاصی دارند که امکان مدیریت هوشمند ترافیک و اجرای الگوریتمهای پیچیده را فراهم میکنند. این روش اغلب در سازمانهای بزرگ و محیطهایی با ترافیک سنگین به کار میرود، زیرا امنیت و قابلیت اطمینان بالایی ارائه میدهد. با این حال هزینه بالا و نیاز به تخصص برای نگهداری، از معایب آن محسوب میشود.
2- لود بالانسینگ نرمافزاری
در روش نرمافزاری، لود بالانسینگ با استفاده از برنامهها یا سرویسهایی که روی سرورها اجرا میشوند، انجام میگیرد. این نوع لود بالانسینگ انعطافپذیری بیشتری دارد و بهراحتی میتوان آن را با نیازهای خاص سفارشی کرد. روش نرمافزاری برخلاف نوع سختافزاری، هزینه اولیه کمتری دارد و بهصورت گسترده در محیطهای ابری و زیرساختهای مجازی استفاده میشود. اگرچه این روش نسبت به سختافزار کمی کندتر است، اما برای کسبوکارهای کوچک و متوسط گزینهی ایدهآلی بهشمار میرود.
3- لود بالانسینگ DNS
در این روش، توزیع ترافیک ازطریق سیستم نام دامنه (DNS) انجام میشود. به این صورت که کاربران به جای یک آدرس IP ثابت، به آدرسهای مختلف هدایت میشوند. این کار بر اساس موقعیت جغرافیایی یا بار فعلی هر سرور انجام میشود. لود بالانسینگ DNS بهطور خاص برای توزیع ترافیک در سطح جهانی مناسب است، زیرا میتواند کاربران را به نزدیکترین مرکز داده هدایت کند و زمان تاخیر را کاهش دهد. اما یکی از چالشهای روش DNS، زمان بروزرسانی رکوردهای DNS است که ممکن است منجر به تاخیرهایی در تنظیمات جدید شود.
4- لود بالانسینگ مبتنی بر لایه ۴
لود بالانسینگ لایه ۴ بر اساس اطلاعات لایه انتقال شبکه، مانند آدرسهای IP و پورتها تصمیمگیری میکند. این روش بسیار سریع و ساده است زیرا نیازی به تحلیل محتوای درخواستها ندارد. لود بالانسینگ لایه ۴ برای محیطهایی که نیاز به عملکرد بالا و حداقل پیچیدگی دارند بسیار مناسب بهنظر میرسد. با این حال به دلیل محدودیت در درک دادههای کاربردی، نمیتواند تصمیمات پیشرفتهای مانند تجزیه و تحلیل محتوا یا هدرهای HTTP بگیرد.
5- لود بالانسینگ مبتنی بر لایه ۷
در این روش، تصمیمگیری بر اساس دادههای لایه کاربرد مانند URL، کوکیها یا هدرهای HTTP انجام میشود. لود بالانسینگ لایه ۷ امکان توزیع دقیقتر ترافیک و اعمال سیاستهای پیشرفته مانند توزیع بر اساس نوع درخواست یا محتوای آن را فراهم میکند. این نوع لود بالانسینگ بهخصوص در وبسایتها و اپلیکیشنهایی که نیاز به مدیریت پیچیده ترافیک دارند اهمیت زیادی دارد. اگرچه این روش قدرتمندتر است، اما به دلیل سربار پردازشی بیشتر ممکن است زمان پاسخگویی کمی افزایش یابد.
6- لود بالانسینگ ابری
لود بالانسینگ ابری از سرویسهای ابری برای توزیع ترافیک بین منابع مختلف در یک یا چند زیرساخت ابری استفاده میکند. این روش بهطور خاص برای محیطهای پویا و مقیاسپذیر طراحی شده است، زیرا میتواند بهراحتی با تغییرات حجم ترافیک سازگار شود. لود بالانسینگ ابری به دلیل انعطافپذیری، هزینه مقرونبهصرفه و سرعت در پیادهسازی، در میان سازمانهایی که از زیرساختهای ابری استفاده میکنند محبوبیت زیادی دارد.
لود بالانسینگ چه الگوریتم هایی دارد؟
الگوریتمهای لود بالانسینگ رویکردهایی هستند که برای توزیع هوشمندانه ترافیک بین سرورها یا منابع مورد استفاده قرار میگیرند. این الگوریتمها بر اساس فاکتورهایی مانند تعداد اتصالات، بار فعلی سرورها یا موقعیت جغرافیایی تصمیم میگیرند و تاثیر مستقیمی بر عملکرد و پایداری خدمات دارند.

الگوریتم Round Robin
در این الگوریتم، درخواستها بهصورت متوالی و چرخشی بین سرورها توزیع میشوند. بهعنوان مثال اگر سه سرور در دسترس باشند، اولین درخواست به سرور ۱، دومین درخواست به سرور ۲ و سومین درخواست به سرور ۳ ارسال میشود. پس از رسیدن به آخرین سرور، توزیع دوباره از اولین سرور شروع میشود.
الگوریتم یادشده بسیار ساده و سریع است و نیازی به اطلاعات پیچیده درباره وضعیت سرورها ندارد. با این حال در صورتی که سرورها دارای ظرفیت یا توان پردازشی متفاوتی باشند، ممکن است منجر به توزیع ناعادلانه بار شود.
الگوریتم Least Connections
این الگوریتم ترافیک را به سروری هدایت میکند که کمترین تعداد اتصالات فعال را دارد. سپس بهطور مداوم تعداد اتصالات هر سرور را بررسی کرده و سروری که بار کمتری را تحمل میکند، برای مدیریت درخواست بعدی انتخاب میکند.
این روش در محیطهایی که درخواستها دارای زمان پردازش متفاوت هستند یا بار سرورها متغیر است، عملکرد بسیار موثری دارد. الگوریتم Least Connections میتواند بهصورت پویا و با توجه به وضعیت لحظهای شبکه، توزیع بار را بهینه کند.
الگوریتم IP Hash
در الگوریتم IP Hash، آدرس IP کاربر بهعنوان ورودی برای یک تابع هش استفاده میشود. خروجی این تابع تعیین میکند که درخواست کاربر به کدام سرور هدایت شود.
روش مذکور برای حفظ ثبات در توزیع بار کاربرد دارد؛ به این معنا که اگر یک کاربر به سروری خاص هدایت شود، درخواستهای بعدی همان کاربر نیز به همان سرور ارسال خواهند شد. چنین قابلیتی برای کاربردهایی که نیاز به نگهداری جلسههای پایدار (Session Persistence) دارند، مانند اپلیکیشنهای بانکی یا تجارت الکترونیکی بسیار مناسب است.
الگوریتم Weighted Round Robin
Weighted Round Robin نسخهای پیشرفته از الگوریتم Round Robin است. در این روش به هر سرور یک وزن اختصاص داده میشود که نشاندهنده ظرفیت یا توان پردازشی آن سرور است. سرورهایی با وزن بالاتر درخواستهای بیشتری دریافت میکنند.
این الگوریتم برای محیطهایی که سرورها دارای مشخصات سختافزاری متفاوت هستند بسیار کاربردی است و تضمین میکند که سرورهای قدرتمندتر سهم بیشتری از بار را تحمل کنند.
الگوریتم Least Response Time
این الگوریتم درخواستها را به سروری ارسال میکند که کمترین زمان پاسخگویی را دارد. برای چنین منظوری، زمان پاسخ هر سرور بهطور مداوم اندازهگیری میشود و سروری که سریعترین پاسخ را ارائه دهد برای مدیریت درخواست بعدی انتخاب میشود.
روش Least Response Time برای سیستمهایی که نیاز به ارائه تجربه کاربری سریع دارند، مانند وبسایتهای پرترافیک یا سیستمهای آنی (Real-time Systems) بسیار مفید است.
الگوریتم Random
در الگوریتم Random درخواستها بهصورت تصادفی به یکی از سرورهای موجود هدایت میشوند. اگرچه این روش ساده است و سربار پردازشی کمتری دارد، اما توزیع ترافیک ممکن است بهینه نباشد، بهخصوص در محیطهایی با ترافیک سنگین یا بار نامتوازن. با این حال در محیطهای کوچک با تعداد سرور محدود، روش Random میتواند گزینهي کارآمدی بهحساب بیاید.
الگوریتم Geo-Location
در این الگوریتم، کاربران بر اساس موقعیت جغرافیایی خود به نزدیکترین سرور هدایت میشوند. چنین روشی برای کاهش زمان تاخیر (Latency) و بهبود تجربه کاربری، بهویژه در سیستمهایی با توزیع جهانی مراکز داده بیشترین کاربرد را دارد. همچنین میتواند به رعایت مقررات محلی مرتبط با دادهها کمک کند، زیرا ترافیک کاربران در همان منطقه جغرافیایی پردازش میشود.
بهترین روش لود بالانسینگ چیست؟
انتخاب بهترین روش لود بالانسینگ به عوامل متعددی مانند نوع سرویس، حجم ترافیک، ظرفیت زیرساخت و نیازهای کاربران بستگی دارد. یکی از موثرترین روشها لود بالانسینگ لایه ۷ است که به دلیل توانایی تحلیل دادههای کاربردی مانند URL و هدرهای HTTP، امکان توزیع دقیقتر ترافیک را فراهم میکند. این روش برای اپلیکیشنهایی که نیاز به مدیریت پیچیده و شخصیسازیشده ترافیک دارند مناسب است. از طرف دیگر، در محیطهایی با نیاز به سرعت بالا و پردازش سادهتر، لود بالانسینگ لایه ۴ انتخاب بهتری بهشمار میرود.
برای سرویسهای ابری و مقیاسپذیر، لود بالانسینگ ابری ایدهآل است. این روش با استفاده از سرویسهای ابری، توانایی تطبیق با تغییرات حجم ترافیک و ارائه قابلیتهای پیشرفته مثل توزیع جغرافیایی را دارد. همچنین الگوریتم Least Connections به دلیل توزیع هوشمندانه بار بر اساس تعداد اتصالات فعال، در محیطهایی با درخواستهای متغیر عملکرد بسیار خوبی دارد.
در نهایت، ترکیب چندین روش و الگوریتم مانند استفاده از Weighted Round Robin برای توزیع بار متناسب با ظرفیت سرورها، میتواند کارایی کلی شبکه را بهینه کند. انتخاب صحیح با در نظر گرفتن نیازهای خاص شبکه، تضمینکننده پایداری و تجربه بهتر کاربران خواهد بود.

لود بالانسینگ چه مزایایی دارد؟
لود بالانسینگ یکی از اصولیترین راهکارها برای مدیریت ترافیک شبکه است که به بهبود عملکرد و پایداری سیستمها کمک میکند. این فناوری طیف وسیعی از مزایا را برای سازمانها و کاربران به همراه دارد که در ادامه تعدادی از مهمترین آنها را بیان میکنیم:
- بهبود عملکرد و سرعت
- افزایش مقیاسپذیری
- تضمین پایداری و دسترسپذیری بالا
- توزیع بار متعادل
- بهبود امنیت
- انعطافپذیری در مدیریت ترافیک
- صرفهجویی در هزینهها
هر آنچه در لود بالانسینگ load balancing گفتیم
لود بالانسینگ یکی از ابزارهای اساسی در بهینهسازی عملکرد شبکه است که با توزیع هوشمندانه ترافیک بین سرورها، به بهبود سرعت، مقیاسپذیری و پایداری سیستمها کمک میکند. این فناوری میتواند در مواجهه با ترافیکهای سنگین و شرایط اضطراری، تضمینکننده دسترسپذیری و عملکرد بدون وقفه باشد. علاوه بر این، لود بالانسینگ امنیت شبکه را تقویت کرده و از سرورهای مجزا در برابر حملات و تهدیدات محافظت میکند. برای سازمانهایی که نیاز به مدیریت و گسترش شبکه و خدمات طراحی شبکه دارند، استفاده از لود بالانسینگ میتواند به شکل قابلتوجهی کارایی و امنیت زیرساختهای آنها را بهبود بخشد. در نهایت، این فناوری به سازمانها کمک میکند تا بدون نیاز به سختافزارهای اضافی، ظرفیت شبکه خود را افزایش و هزینهها را کاهش دهند.