Ich programmiere schon seit einiger Zeit, hauptsächlich in Python und JavaScript. Ich habe Web-Apps und Skripte erstellt und mich sogar mit maschinellem Lernen beschäftigt. Aber ich sehnte mich nach etwas etwas Untergeordneterem, etwas, das mir mit Systemen und Netzwerken die Hände schmutzig machen würde. Go schien die perfekte Sprache für den Job zu sein.

Also habe ich beschlossen, einen Load Balancer zu bauen. Es war eine Gelegenheit zu lernen, wie man den Datenverkehr verwaltet, mit mehreren Verbindungen umgeht und tief in die Parallelitätsfunktionen von Go eintaucht. Lassen Sie uns zusammenfassen, wie ich es gemacht habe.

Einige Hausaufgaben

Bevor ich mit dem Schreiben von Code begann, musste ich etwas lernen. Ich musste verstehen, wie Computer im Internet miteinander kommunizieren, welche Sprache sie verwenden und wie sie einander finden. Ich habe auch nach verschiedenen Möglichkeiten gesucht, die Arbeit zwischen Computern zu teilen, etwa wer welche Arbeit erledigt.

Dann richtete ich meinen Arbeitsbereich ein. Ich besorgte mir die richtigen Werkzeuge und stellte sicher, dass mein Computer betriebsbereit war. Es war, als würde ich meine Werkstatt vorbereiten, bevor ich etwas Cooles baue.

Warum ein Load Balancer?

Okay, lasst uns ehrlich werden. Warum sich mit einem Load Balancer befassen? Stellen Sie sich vor, Ihre Website ist ein sehr beliebter Pizzaladen. Du bringst es um, oder? Doch dann will plötzlich jeder in der Stadt deine Pizza. Ihre Website, die im Grunde Ihr Online-Ofen ist, beginnt zu überhitzen. Die Bestellungen häufen sich, die Kunden werden wütend und am Ende steht (im übertragenen Sinne) ein Haufen Teig da.

Hier kommt ein Load Balancer ins Spiel. Es ist, als würde man einen superschlauen Pizzalieferanten engagieren. Dieser Typ ist immer auf der Suche, welcher Ofen (oder Server) frei ist. Wenn eine Bestellung (oder Anfrage) eingeht, leitet er diese schnell an den Ofen mit der größten Kapazität weiter. Auf diese Weise wird kein Ofen (oder Server) überlastet und jeder bekommt seine Pizza (oder Website-Inhalte) pünktlich.

Kurz gesagt ist ein Load Balancer wie ein Verkehrspolizist für Ihre Website. Es sorgt dafür, dass alles reibungslos läuft, auch wenn es mal verrückt wird.

Aber warum einen bauen? Es gibt viele Load Balancer da draußen, oder? Nun, zu verstehen, wie sie unter der Haube funktionieren, kann bahnbrechend sein. Darüber hinaus ist die Erstellung eines eigenen Systems eine großartige Möglichkeit, etwas über Netzwerk, Parallelität und Systemdesign zu lernen. Es ist, als würde man sein eigenes Auto bauen, anstatt nur eines zu fahren. Sie erhalten ein tieferes Verständnis für die damit verbundene Technik.

Stille vor dem Sturm: Aufbau der REST-API

Bevor ich mich mit dem Load Balancer beschäftigte, brauchte ich einige Dienste, an die ich den Datenverkehr verteilen konnte. Ich habe eine einfache REST-API mit grundlegenden Endpunkten für Gesundheitsprüfungen und Dummy-Workloads erstellt. Dies diente als Testumgebung für den Load Balancer.

Das Erstellen der API selbst war mit dem net/http-Paket von Go ziemlich einfach. Ich habe Endpunkte für Gesundheitsprüfungen und grundlegende Vorgänge definiert. Der Endpunkt für die Gesundheitsprüfung gab einen einfachen Status zurück, der den Zustand des Servers angibt, während die anderen Endpunkte einige Scheinberechnungen durchführten, um die Arbeitslast zu simulieren.

Es war jedoch von entscheidender Bedeutung, die Zuverlässigkeit dieser Backend-Dienste sicherzustellen. Ich habe grundlegende Gesundheitschecks durchgeführt, um ihren Status zu überwachen. Dazu gehörte das regelmäßige Senden von Anfragen an den Health-Check-Endpunkt und das Markieren von Servern als fehlerhaft, wenn sie nicht innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens reagierten.

Um Himmels willen: Aufbau des Load Balancers

Der nächste Schritt bestand darin, den eigentlichen Load Balancer zu erstellen. Dies umfasste mehrere Schlüsselkomponenten. Zuerst brauchte ich eine Möglichkeit, den Überblick über alle verfügbaren Server zu behalten. Ich habe eine Registrierung erstellt, um Informationen zu jedem Server zu speichern, einschließlich seiner Adresse und seines Gesundheitszustands. Für dieses Projekt habe ich eine einfache In-Memory-Struktur verwendet, aber in einer Produktionsumgebung wäre ein verteiltes System wie etcd besser geeignet.

Der Kern des Load Balancers ist der Algorithmus, der zur Verteilung des Datenverkehrs verwendet wird. Ich habe mit einem einfachen Round-Robin-Ansatz begonnen, aber komplexere Strategien wie geringste Verbindungen oder gewichtetes Round-Robin können basierend auf spezifischen Anforderungen implementiert werden.

Um eingehende Verbindungen zu verarbeiten, habe ich das Net-Paket von Go verwendet, um einen Listener-Socket zu erstellen. Jede eingehende Verbindung wurde von einer separaten Goroutine verarbeitet, was eine gleichzeitige Verarbeitung ermöglichte. Dies war entscheidend für die effiziente Bewältigung eines hohen Verkehrsaufkommens.

Die Sicherstellung der Verfügbarkeit der Backend-Server hatte oberste Priorität. Ich habe grundlegende Gesundheitsprüfungen implementiert, um den Serverstatus zu überwachen. Wenn festgestellt wurde, dass ein Server fehlerhaft ist, wurde er aus der Rotation des Load Balancers entfernt. Für Produktionsumgebungen sind jedoch häufig anspruchsvollere Gesundheitsprüfungen wie aktive Sonden oder lastbasierte Prüfungen erforderlich.

Der Aufbau eines robusten Load Balancers ist eine komplexe Aufgabe, die eine sorgfältige Berücksichtigung von Faktoren wie Leistung, Skalierbarkeit und Fehlertoleranz erfordert. Während dieses Projekt eine solide Grundlage lieferte, erfordern produktionstaugliche Load Balancer in der Regel zusätzliche Funktionen und Optimierungen.

Also, was kommt als nächstes?

Der Aufbau dieses Load Balancers war wie das Zusammensetzen eines Puzzles. Es gab definitiv Zeiten, in denen ich das Handtuch werfen wollte, aber die Genugtuung, zu sehen, wie alles zusammenkam, war es wert.

Ich habe eine Menge über die Parallelitätsfunktionen von Go gelernt, die für die Handhabung mehrerer Verbindungen und Hintergrundaufgaben unerlässlich sind. Ein weiterer wichtiger Aspekt war das Verständnis, wie Ressourcen effizient verwaltet werden können. Außerdem habe ich ein solides Verständnis für Netzwerkkonzepte und den Aufbau eines belastbaren Systems erworben.

Obwohl dieser Load Balancer ein guter Ausgangspunkt ist, liegt noch ein langer Weg vor uns. Ich würde gerne fortgeschrittenere Lastausgleichsalgorithmen erkunden, Funktionen wie Sticky Sessions implementieren und in Service-Discovery-Systeme integrieren.

Wenn Sie tiefer in den Lastausgleich oder Go eintauchen möchten, empfehle ich Ihnen, es auszuprobieren. Es ist eine herausfordernde, aber lohnende Reise. Teilen Sie gerne Ihre Erfahrungen mit oder stellen Sie Fragen in den Kommentaren unten.