توازن الحمل على السيرفر Server Load Balance: هي عملية توزيع الأحمال أو الطلبات الواردة من العملاء على مجموعة من الخوادم؛ لضمان أن كل خادم لا يتم التحميل عليه بشكل زائد، وذلك لتحسين الأداء وزيادة سرعة الاستجابة للخدمات وتطبيقات الويب، فعندما يزداد عدد المستخدمين أو الطلبات على موقع أو خدمة معينة تُساعد موازنة الحمل في توجيه الطلبات بشكل أفضل حيث يتم توزيع الحمل على الخوادم المتاحة بدلًا من استخدام خادم واحد فقط.

التطبيق أو الأداة أو الخدمة التي تقوم بوظيفة توازن الحمل على السيرفر هي موازن الحمل Load Balancer، فهو الذي يقوم بعملية توازن الحمل حيث يتلقى الطلبات الواردة من العملاء ويقوم بتوجيهها إلى الخادم الأنسب بناءً على مجموعة من الخوارزميات، وهو قد يكون جهاز مادي موجود على الشبكة أو جهاز افتراضي تتم إدارته بواسطة برامج محددة للقيام بعملية توازن الحمل أو خدمة تقدمها شركات الحوسبة السحابية، مثل: Amazon Web Services أو Google Cloud.

ملاحظة :

يعمل موازن الحمل كوسيط بين المستخدم والخادم الرئيسي بهدف توجيه الطلبات التي تأتي للخادم الرئيسي إلى الخادم الأنسب من الخوادم المتاحة بدلًا من الضغط على خادم واحد.

</> Why is Load Balancing on a Server Important؟
لماذا عملية توازن الحمل على السيرفر مهمة؟

عملية توازن الحمل على السيرفر load balancing هي عملية مهمة لعدة أسباب، منها:

تحسين الأداء: تتجاوب الخوادم بشكل أسرع عندما يتم توزيع الحمل بالتساوي بينها؛ مما يقلل من الوقت المستغرق في معالجة الطلبات وتقليل التأخير والزمن اللازم لاستجابة الخادم.

الثقة في تقديم الخدمة: في حالة فشل أحد الخوادم، يمكن إعادة توجيه الطلبات إلى خادم آخر من الخوادم التي تعمل؛ مما يضمن استمرارية الخدمة ويمنع التوقف الكامل للموقع أو الخدمة والذي يمكن أن يحدث في حالة استخدام خادم واحد فقط.

القدرة على التوسع: باستخدام توازن الحمل load balancer يمكن إضافة خوادم جديدة بسهولة لتلبية زيادة الطلب على الموقع أو الخدمة، وبالتالي القدرة على التوسع والنمو دون التعرض لمشكلات الأداء.

</> Techniques and Algorithms for Load Balancing on Servers
أساليب وخوارزميات توزيع الأحمال علي الخوادم

خوارزمية الدوران Round Robin: يتم توزيع الطلبات بالتساوي وبالتتابع على جميع الخوادم المتاحة.

خوارزمية الأقل اتصالًا Least Connections: يتم إرسال الطلبات إلى الخادم الذي يحتفظ بأقل عدد من الاتصالات الحالية.

خوارزمية الأقل وقتًا للاستجابة Least Response Time: يتم توجيه الطلبات إلى الخادم الذي يمتلك أقل زمن للاستجابة في اللحظة الراهنة.

التحقق من البيانات Hashing: يتم توجيه الطلبات استنادًا إلى معرف الجلسة أو عنوان الـ IP الخاص بالمرسل.

</> ?How does load balancer work
كيف يعمل موازن الحمل؟

استقبال الطلبات: يقوم موازن الحمل باستقبال جميع الطلبات الواردة من العملاء مثل طلبات الويب، أو طلبات قاعدة البيانات، أو أي نوع آخر من الطلبات حيث يعمل موازن الحمل كواجهة بين العميل والخوادم التي تستضيف التطبيق أو الخدمة.
فحص صحة الخوادم Health Check: يقوم موازن الحمل بعملية فحص لجميع الخوادم المتاحة لضمان أنها تعمل بشكل سليم وقادرة على معالجة الطلبات، ويمكن أن يتضمن هذا الفحص اختبارات بسيطة، وإذا فشل أحد الخوادم في الفحص، يتم استبعاده مؤقتًا من استقبال الطلبات حتى يتم تصحيح المشكلة وتوزيع الحمل على الخوادم السليمة فقط لضمان استمرارية الخدمة بكفاءة.

تحديد الخادم المناسب: بناءً على نتائج فحوصات الصحة وحسب خوارزمية التوزيع التي يعتمد عليها كل موازن حمل، يقوم موازن الحمل بتحديد الخادم الأنسب لاستقبال هذا الطلب.
توجيه الطلب: بعد تحديد الخادم المناسب، يقوم موازن الحمل بإعادة توجيه الطلب إلى الخادم المناسب ليقوم بمعالجته.
معالجة الطلب: يقوم الخادم بمعالجة الطلب ويعيد البيانات المطلوبة إلى موازن الحمل.
إعادة توجيه الاستجابة للعميل: يستلم موازن الحمل الاستجابة من السيرفر، ثم يعيد توجيه هذه الاستجابة إلى العميل.

ملاحظات :

بعض موازنات الحمل يمكنها تقديم ميزة التخزين المؤقت Caching للاستجابات الشائعة لتقديمها عند الحاجة بدلًا من إعادة إرسال نفس الطلب إلى الخوادم بشكل متكرر، وذلك لتقليل العبء على الخوادم وزيادة سرعة الاستجابة.
في بعض الحالات، يجب أن يبقى المستخدم على نفس الخادم مثل حالة التسوق الإلكتروني، ويقوم موازن الحمل في هذه الحالات بعمل ترتيبات معينة لضمان إرسال جميع الطلبات المستقبلية من نفس المستخدم إلى نفس الخادم وهذا يتم باستخدام بعض التقنيات مثل [الجلسات sessions وملفات تعريف الارتباط cookies]، وهي تقنيات برمجية يتم استخدامها في حال كان من الممكن عودة المستخدم مرة أخرى إلى نفس الخادم.

</> Load Balancer Types
أنواع موزع الحمل

تعمل موازنة تحميل الخادم ضمن نوعين رئيسيين من موازنة التحميل:

موازنة التحميل على مستوى النقل Layer 4 Load Balancing: ويتم الاعتماد في هذا النوع على معلومات طبقة النقل مثل عنوان IP والمنفذ لتوزيع حركة المرور بين الخوادم دون النظر إلى محتوى البيانات الفعلي.

موازنة التحميل على مستوى التطبيق Layer 7 Load Balancing: ويتم في هذا النوع استخدام محتوى البيانات المرسلة، مثل رؤوس HTTP أو عناوين URL لتوزيع الطلبات بدقة أكبر.

موازنات الشبكة Network Load Balancers: وهي تعمل على موازنة التحميل على مستوى النقل Layer 4 Load Balancing، ويتم الاعتماد في هذا النوع على معلومات طبقة النقل مثل عنوان IP والمنفذ لتوزيع حركة المرور بين الخوادم دون النظر إلى محتوى البيانات الفعلي.

موازنات التطبيق Application Load Balancers: وهي تعمل على موازنة التحميل على مستوى التطبيق Layer 7 Load Balancing، حيث يتم في هذا النوع استخدام محتوى البيانات المرسلة، مثل رؤوس HTTP أو عناوين URL لتوزيع الطلبات بدقة أكبر.

</> Advantages of Server Load Balancing
مزايا موازنة تحميل الخادم

• Improved Performance تحسين الأدا: من خلال توزيع عبء العمل عبر خوادم متعددة، يضمن توازن الحمل على الخوادم عدم تعرض أي خادم لوحده لضغط زائد، مما يؤدي إلى تحسين الأداء العام وسرعة أوقات الاستجابة للمستخدمين.

• High Availability التوافر العالي: يوفر التكرار عن طريق إرسال المرور إلى الخوادم العاملة خلال فترة الأعطال أو الصيانة، مما يضمن بقاء التطبيقات متاحة ويقلل من فترات التعطل.

• Scalability القابلية للتوسع : يسهل توازن الحمل على الخوادم التوسع بسهولة من خلال السماح بإضافة خوادم إضافية إلى المجموعة دون تعطيل الخدمات القائمة. هذا يضمن أن البنية التحتية يمكنها التعامل مع زيادة المرور.

• Fault Tolerance تحمل الخطأ : من خلال مراقبة صحة الخوادم وتوجيه المرور بعيدًا عن الخوادم الفاشلة، يساعد توازن الحمل في الحفاظ على استمرارية الخدمة، مما يقدم بنية تحتية قادرة على تحمل الأخطاء بشكل قوي.

• Resource Optimization تحسين الموارد : يساهم التوزيع الفعال للطلبات الواردة عبر الخوادم في تحسين استخدام الموارد، مما يضمن عدم ترك أي موارد خادم غير مستغلة بينما تكون أخرى محملة بشكل زائد.

• Flexibility المرونة : مع توازن الحمل على الخوادم، يمكن للخوادم المختلفة تشغيل أنظمة تشغيل وتطبيقات مختلفة، مما يوفر مرونة في تشغيل مجموعات متنوعة من التكنولوجيا داخل بنية تحتية واحدة.

• Enhanced Security تعزيز الأمن : يمكن لموازنات الحمل أن تعمل كخط دفاع أول ضد هجمات DDoS والتهديدات الأمنية الأخرى، حيث تقوم بتصفية المرور الخبيث ومنعه من الوصول إلى الشبكة الداخلية.

• Simplified Maintenance تبسيط الصيانة : أثناء الصيانة أو التحديثات، يمكن تحويل المرور إلى خوادم أخرى، مما يسمح بترقيات وصيانة سلسة دون التأثير على تجربة المستخدم النهائي.

• Session Persistence استمرارية الجلسات : المعروف أيضا باسم "الجلسات اللاصقة"، يضمن هذا الميزة توجه جلسات المستخدمين بشكل مستمر إلى نفس الخادم، وهو أمر مهم للتطبيقات التي تحتفظ بمعلومات حالة المستخدم.

• Cost Efficiency الكفاة في التكلفة : من خلال تحسين استخدام الموارد القائمة وتقليل الحاجة إلى التوفير المفرط، يمكن أن يؤدي توازن الحمل على الخوادم إلى تحقيق وفورات في التكاليف في كل من الأجهزة والنفقات التشغيلية.

Google

شركة جوجل تعتمد على شبكة ضخمة من الخوادم لتحقيق أداء عالٍ؛ مما يجعلها تتمتع بثقة كبيرة في تقديم خدماتها، وقابلية توسيع ممتازة لخدمات الانترنت الخاصة بها، مثل: محرك البحث.

</> Where is load balancing used؟
أين يتم استخدام موازنة التحميل؟

موازنة التحميل هي تقنية تُستخدم في توزيع العمل بشكل متساوٍ على موارد متاحة لتحقيق أقصى كفاءة وأداء متوازن.

تُستخدم في عدة سياقات وتطبيقات، منها:

شبكات الحاسوب: يتم استخدام موازنة التحميل لتوزيع حركة المرور بين عدة خوادم لتجنب التحميل الزائد على خادم واحد، مما يساعد في تحسين أداء الشبكة وزيادة توافر الخدمات.
الحوسبة السحابية: تستخدم موازنة التحميل لتوزيع المهام بين موارد الحوسبة السحابية، مثل وحدات المعالجة المركزية (CPUs) والذاكرة، مما يتيح استجابة أسرع وتكلفة أقل.
أنظمة إدارة قواعد البيانات: يتم توزيع الاستعلامات والمهام الأخرى بين مختلف خوادم قواعد البيانات لتحسين الأداء وتقليل زمن الاستجابة.
تطبيقات الويب: تُستخدم موازنة التحميل لضمان أن الطلبات القادمة إلى مواقع الويب تُوجه إلى الخوادم الأكثر قدرة على التعامل معها، مما يوفر تجربة مستخدم أفضل وأداء أفضل.
الكهرباء والطاقة: تُستخدم موازنة التحميل في شبكات توزيع الطاقة لتوزيع استهلاك الكهرباء بشكل متوازن بين المحطات والمولدات، مما يساعد في تجنب الضغط الزائد على أجزاء معينة من الشبكة.
أنظمة التشغيل: تساعد موازنة التحميل في توزيع مهام العمليات والبرامج عبر وحدات المعالجة المركزية المتعددة داخل النظام لتسريع التنفيذ وتحقيق كفاءة أعلى.في كل من هذه السياقات، الهدف هو تحقيق استخدام أمثل للموارد المتاحة، تحسين الأداء، وتجنب الفشل نتيجة التحميل الزائد.

معلومات تهمك

لا تنس تقييم الدروس لكي نُحدّث المُحتوى باستمرار حتى ينال إعجابك.
لا تنس مشاركة الموقع مع أصدقائك حتى تعمّ الفائدة وتكون سببًا في نفعهم.

عدد المشاركات

التالى

CLOSETAG

منصة كلوز تاج التعليمية المتخصصة في تعليم هندسة البرمجيات. نسعى لتقديم تجربة تعلم فريدة من خلال معسكراتنا العملية والمنظمة والمتسلسلة كما نهدف إلى تقليص الفجوة بين النظرية والتطبيق العملي؛ لذا فإننا نركز على التعليم القائم على المشاريع والتطبيقات الحقيقية. ننقل لك سنوات من الخبرة في أقل وقت ممكن تحت إشراف مهندسين عباقرة عملوا في أكبر الشركات العربية والعالمية في مجال هندسة البرمجيات. مهمتنا ليست فقط تعليم هندسة البرمجيات، بل نسعى أيضًا لتزويدك بمجموعة من المهارات التي تتوافق مع احتياجات سوق العمل.

Server Load Balance
توازن الحمل على السيرفر

التاريخ

الدروس

المستوى

اللغة

المشاهدات

المواضيع

الشروحات Server Load Balance Web Technology