Qu’est-ce que l’équilibrage de charge DNS et comment fonctionne-t-il ?

L’équilibrage de charge DNS répartit le trafic réseau entrant entre plusieurs serveurs ou ressources afin d’améliorer la disponibilité, l’évolutivité et les performances d’un service ou d’une application en répartissant la charge entre plusieurs instances de serveur. Il s’agit d’un moyen simple et efficace pour répartir la charge entre plusieurs serveurs.

Le DNS est souvent décrit comme l’annuaire téléphonique d’Internet, car il traduit les noms de domaine des sites web (tels que f5.com ou amazon.com) en adresses IP numériques que les serveurs utilisent pour identifier les sites web et les appareils connectés à Internet. Ce processus est appelé résolution DNS. Pendant la résolution DNS, le navigateur d’un utilisateur contacte un serveur DNS pour demander l’adresse IP numérique correcte du site web de destination.

La résolution DNS recherche l’adresse IP associée au nom de domaine demandé en interrogeant les serveurs DNS du domaine pour obtenir l’enregistrement A, ou l’enregistrement d’adresse, qui associe les noms de domaine à une ou plusieurs adresses IP. La résolution DNS peut également rencontrer un enregistrement de nom canonique (CNAME), qui associe un nom de domaine à un autre nom de domaine en tant qu’alias, ou entre un domaine parent et des sous-domaines.

La plupart des domaines utilisent aujourd’hui plusieurs serveurs DNS pour se prémunir contre les pannes de serveur ou pour gérer des volumes de trafic élevés. Chacune de ces instances de serveur, toutes dotées d’une adresse IP différente, peut traiter les demandes entrantes pour le domaine, de sorte que la requête DNS renvoie une liste d’adresses IP multiples en réponse à la requête DNS. Un équilibreur de charge DNS utilise diverses méthodes ou règles pour choisir l’adresse IP à partager en réponse à une requête DNS, en veillant à ce que le trafic de connexion soit réparti entre plusieurs serveurs disponibles.

Un enregistrement CNAME peut également être utile dans le cadre de l’équilibrage de charge DNS, car il permet à un nom de domaine unique d’avoir une résolution à la même adresse IP qu’un autre domaine. Un CNAME peut être configuré pour pointer vers le nom de domaine d’un équilibreur de charge ou vers le nom de domaine principal qui utilise l’équilibrage de charge.

L’équilibrage de charge DNS répartit le trafic réseau entrant sur plusieurs instances de serveur, distribuant ainsi la charge et améliorant la disponibilité et les performances de l’application ou du service. Si un serveur devient indisponible ou surchargé, la résolution DNS continuera à fournir des adresses IP aux serveurs restants, ce qui garantit la redondance et les capacités de basculement.

L’équilibrage de charge DNS et l’équilibrage de charge traditionnel ont des objectifs similaires, mais ils opèrent à des niveaux différents de la pile réseau et présentent quelques différences essentielles.

L’équilibrage de charge DNS fonctionne au niveau DNS de la couche applicative 7 et utilise le protocole UDP (User Datagram Protocol) sur la couche transport du modèle TCP/IP pour transporter les données, bien que l’UDP soit préféré au TCP pour le DNS en raison de sa vitesse et de la légèreté de ses paquets.

La mise en œuvre de l’équilibrage de charge DNS est relativement simple par rapport à d’autres solutions d’équilibrage de charge et est particulièrement bénéfique pour les petites et moyennes entreprises ayant des contraintes budgétaires. Elle ne nécessite pas de configurations complexes ou de matériel ou logiciel d’équilibrage de charge dédié, ce qui la rend accessible aux organisations ayant des ressources informatiques limitées. L’équilibrage de charge DNS peut également être configuré pour diriger les utilisateurs vers des serveurs situés dans différentes régions géographiques. Cela est particulièrement utile pour les organisations ayant une présence mondiale, car il peut diriger le trafic vers l’instance d’application la plus proche et/ou acheminer le trafic pour se conformer à la GDPR.

D’autre part, l’équilibrage de charge traditionnel opère au niveau de la couche de transport 4 ou de la couche applicative 7. Les équilibreurs de charge de la couche 4 agissent sur les données trouvées dans les protocoles des couches réseau et transport (IP, TCP, UDP). Les équilibreurs de charge de la couche 7 distribuent les demandes sur la base des données trouvées dans les protocoles de la couche application tels que HTTP. Ces équilibreurs de charge sont généralement des dispositifs dédiés qui utilisent du matériel ou des logiciels pour distribuer les demandes des clients à travers un groupe de serveurs ou d’instances de serveurs.

Ces équilibreurs de charge offrent des fonctionnalités plus avancées et un contrôle plus fin de la distribution du trafic. La distribution des demandes des clients est généralement contrôlée par un dispositif ou un service d’équilibrage de charge dédié, qui peut prendre des décisions dynamiques en fonction des performances et d’autres facteurs. Ces dispositifs ou services d’équilibrage de charge peuvent également exécuter des algorithmes plus avancés et inclure des contrôles d’intégrité pour surveiller l’état des serveurs et supprimer ou rediriger automatiquement le trafic des serveurs corrompus vers les serveurs sains. Cela permet d’améliorer la disponibilité et la tolérance aux pannes.

Le round robin DNS est une forme basique d’équilibrage de charge qui s’appuie sur le DNS pour distribuer les requêtes des clients en parcourant une liste d’adresses IP associées à différents serveurs. Chaque requête de client est automatiquement envoyée à l’adresse IP suivante dans la liste. La mise en place et la gestion du round robin DNS est relativement simple, car il ne nécessite que la configuration de plusieurs enregistrements A associés à différentes adresses IP. Les changements sont effectués en mettant à jour ces enregistrements A. Cependant, il ne prend pas nécessairement en compte l’intégrité du serveur. Si un serveur devient indisponible, l’équilibrage de charge par round robin DNS permet toujours d’acheminer le trafic vers celui-ci jusqu’à ce que l’enregistrement DNS soit mis à jour manuellement.

Les techniques avancées d’équilibrage de charge, en revanche, sont plus riches en fonctionnalités et comprennent souvent des algorithmes sophistiqués, des contrôles d’intégrité et des capacités de gestion du trafic pour distribuer efficacement le trafic et garantir une haute disponibilité, une évolutivité et des performances optimisées. Ces mécanismes de distribution comprennent le round robin pondéré, les moindres connexions ou le routage basé sur le temps de réponse pour une distribution et une gestion du trafic plus efficaces et dynamiques, ce qui les rend adaptés à des environnements complexes et à forte demande.

L’équilibrage des charges joue un rôle crucial dans la gestion et l’optimisation des flux de trafic dans les environnements en réseau modernes, car il permet d’offrir une expérience utilisateur transparente et réactive tout en maintenant la disponibilité et la réactivité du système, même en cas de forte charge ou de défaillance d’un serveur.

L’équilibrage de charge DNS permet de répartir le trafic réseau sur plusieurs serveurs ou centres de données, ce qui est particulièrement important pour la diffusion de contenu et la gestion de volumes de trafic élevés, comme sur les sites de commerce électronique, les plateformes de médias sociaux et les services de diffusion en ligne. Il permet de s’assurer qu’aucun serveur n’est saturé ou congestionné par le trafic alors que d’autres restent sous-utilisés. Cela favorise l’utilisation optimale des ressources et permet d’éviter la surcharge des serveurs.

L’équilibrage de charge DNS contribue également à la haute disponibilité. En répartissant le trafic entrant sur plusieurs serveurs ou instances de serveurs, il réduit le risque d’un point de défaillance unique. Si un serveur devient indisponible en raison d’une panne matérielle, d’une maintenance ou d’autres problèmes, l’équilibreur de charge peut rediriger le trafic vers des serveurs sains, ce qui minimise les temps d’arrêt du service.

Lorsque la demande d’un service ou d’une application augmente, l’équilibrage de charge permet d’échelonner facilement les ressources par l’ajout horizontal de serveurs supplémentaires au pool. Cette évolutivité est essentielle pour gérer l’augmentation du trafic et garantir que le système peut accueillir une base d’utilisateurs croissante sans dégradation des performances. Les équilibreurs de charge peuvent prendre en compte des facteurs tels que la charge du serveur, la tolérance aux pannes et la proximité du client pour garantir que les utilisateurs bénéficient d’un faible temps de latence et de temps de réponse rapides.

Le choix de la stratégie d’équilibrage de charge dépend des exigences et des contraintes spécifiques de l’application ou de l’organisation, et peut dépendre de facteurs tels que l’architecture de la base de données, la nature de l’application, la capacité du serveur et les caractéristiques de la charge de travail.

Le round robin pondéré est une stratégie d’équilibrage de charge qui attribue différents poids ou priorités à divers nœuds de serveurs dans un pool, influençant ainsi la distribution des demandes entrantes des clients. Cette stratégie est particulièrement utile lorsqu’il s’agit de serveurs ayant des spécifications matérielles ou des capacités de performance différentes. En attribuant des pondérations, les serveurs les plus puissants traitent une plus grande partie du trafic.

Cette approche tient compte de la proximité géographique des clients par rapport aux différents emplacements des serveurs et utilise des pondérations pour influencer la distribution des demandes des clients. L’équilibreur de charge connaît les emplacements géographiques des demandes des clients et les emplacements des serveurs ou centres de données disponibles. Ces informations sont ensuite utilisées pour identifier l’emplacement du serveur le plus proche ou le plus optimal pour répondre à la demande. L’équilibrage de charge géographique est particulièrement utile pour les organisations ayant une base d’utilisateurs mondiale et plusieurs centres de données ou emplacements de serveurs. Il peut garantir une expérience utilisateur cohérente dans les différentes régions.

L’équilibrage de charge dynamique consiste à ajuster en temps réel la distribution du trafic réseau en fonction de l’état actuel des serveurs ou du réseau. Les équilibreurs de charge dynamiques surveillent l’intégrité et les performances des serveurs dans le pool, en vérifiant la disponibilité des serveurs, les temps de réponse, l’utilisation des processeurs, l’utilisation de la mémoire et d’autres indicateurs. Selon les informations recueillies, l’équilibreur de charge achemine dynamiquement les demandes entrantes vers le serveur le mieux équipé pour traiter la demande. L’équilibrage de charge dynamique est utilisé dans des scénarios d’imprévisibilité des modèles de trafic, de fluctuation fréquente des charges de trafic ou de nécessité d’une forte optimisation des performances. Il est couramment utilisé dans les centres de données, les environnements de cloud computing, les réseaux de distribution de contenu (CDN) et les applications dont la charge de travail évolue rapidement.

Les équilibreurs de charge DNS étant des outils essentiels pour gérer le trafic sur votre site web ou votre application, il est important de les configurer et de les gérer correctement. Les meilleures pratiques suivantes peuvent vous aider à vous assurer que votre équilibreur de charge est correctement configuré et capable de répondre aux demandes de trafic de vos utilisateurs et de vos applications.

Commencez par prendre en compte les besoins spécifiques de vos applications ou services, notamment les modèles de trafic attendus, la répartition géographique des utilisateurs, la sensibilité à la latence et le besoin de haute disponibilité. Les équilibreurs de charge sont plus efficaces lorsqu’ils sont configurés en fonction de modèles de trafic spécifiques. Prenez donc le temps d’étudier le trafic entrant sur votre site web ou votre application et d’optimiser votre configuration en conséquence.

L’évolutivité est un facteur important pour la pérennité de votre infrastructure. Au fur et à mesure que votre organisation et votre base d’utilisateurs se développent, vos besoins en matière d’équilibrage de charge DNS sont susceptibles d’évoluer. Assurez-vous que votre solution d’équilibrage de charge peut augmenter ou diminuer en réponse aux demandes de trafic. Cette élasticité est essentielle dans les environnements cloud où les ressources peuvent être approvisionnées de manière dynamique en fonction de la demande.

La mise en œuvre de contrôles d’intégrité et la surveillance continue de l’état de vos serveurs sont essentielles pour obtenir des performances optimales de l’équilibreur de charge. Surveillez régulièrement toutes les ressources du serveur (utilisation de la mémoire, utilisation du processeur, etc.). Supprimez ou redirigez le trafic des serveurs corrompus pour maintenir une haute disponibilité.

Révisez régulièrement votre configuration d’équilibrage de charge DNS et optimisez-la en fonction de l’évolution du trafic, des performances du serveur et des exigences de l’application.

Choisissez une solution d’équilibrage de charge DNS qui réponde à vos besoins. Prenez en compte les fonctionnalités telles que l’équilibrage de charge géographique, le routage pondéré, les contrôles d’intégrité, la protection de la sécurité des applications web et des API, et la facilité de gestion. Bien que les solutions d’équilibrage de charge sur mesure et conçues par vous-même puissent offrir plus de contrôle et de personnalisation, en particulier pour les organisations ayant des besoins très spécifiques, elles s’accompagnent également de responsabilités en matière de maintenance, de sécurité et d’évolutivité qui ne doivent pas être sous-estimées. Les services d’équilibrage de charge DNS tiers exploitent souvent un réseau distribué de serveurs répartis sur plusieurs sites géographiques. Cette portée mondiale leur permet de diriger efficacement les utilisateurs vers le serveur le plus proche, réduisant ainsi la latence et améliorant l’expérience de l’utilisateur. Les services tiers offrent également une variété d’algorithmes de répartition de charge qui vous permettent d’affiner la répartition du trafic en fonction de vos besoins spécifiques et des capacités du serveur. Les solutions d’équilibrage de charge basées sur des services sont également conçues pour gérer une vaste gamme de charges de trafic et pour évoluer selon les besoins.

L’équilibrage de charge DNS est une solution efficace de distribution du trafic pour les petites et moyennes entreprises ou les organisations disposant de ressources informatiques limitées, car il ne nécessite pas de configurations complexes ni de matériel ou de logiciel dédié à l’équilibrage de charge.

F5 propose des services d’équilibrage de charge DNS basés sur le cloud qui simplifient les complexités de mise en œuvre et de gestion. Ces derniers sont entièrement configurables via des API et dotés de protections DDoS et WAF intégrées et de capacités de reprise après sinistre. Le service offre un routage global basé sur la localisation pour diriger efficacement le trafic d’applications à travers les environnements pour une performance élevée et une expérience utilisateur optimale. Le système surveille les contrôles d’intégrité pour détecter les instances de ressources défaillantes ou dégradées et réacheminer les clients pour maintenir la disponibilité des applications et des services. F5 Distributed Cloud DNS Load Balancer offre une mise à l’échelle automatique globale pour répondre à la demande lorsque les applications augmentent, que les modèles de trafic changent et que le volume des demandes monte en flèche, mais avec une tarification basée sur l’usage : vous ne payez que pour les services dont vous avez besoin et que vous utilisez.