Informatik Netzwerke – Load Balancing und Skalierung
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14 KartenWas ist die Hauptaufgabe eines Load Balancers in verteilten Systemen?
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Ein Load Balancer verteilt eingehende Netzwerkanfragen auf mehrere Backend-Server, um Ressourcen optimal auszunutzen, Durchsatz zu maximieren und Single Points of Failure zu vermeiden.
Wie funktioniert der Round-Robin-Algorithmus beim Load Balancing?
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Round Robin leitet jede neue Anfrage nacheinander an den nächsten Server in der Liste weiter – ohne Berücksichtigung von Serverlast oder Kapazität, einfach zyklisch im Kreis.
Wann ist Weighted Round Robin gegenüber einfachem Round Robin vorzuziehen?
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Wenn Backend-Server unterschiedliche Hardware-Leistung haben: Weighted Round Robin weist leistungsstärkeren Servern höhere Gewichte zu, sodass sie proportional mehr Requests erhalten.
Was ist das Prinzip von Least Connections als Load-Balancing-Algorithmus?
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Least Connections sendet neue Anfragen stets an den Server mit den aktuell wenigsten aktiven Verbindungen – ideal bei stark variierenden Request-Laufzeiten.
Welches Problem löst IP Hash (Session Persistence) und wie?
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IP Hash berechnet aus der Client-IP einen Hash-Wert, der immer denselben Backend-Server ermittelt – so bleibt ein Nutzer während seiner Session am selben Server (wichtig für Stateful Applications).
Was unterscheidet Layer-4- von Layer-7-Load-Balancing?
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Layer 4 (Transport) entscheidet basierend auf IP/Port (TCP/UDP), Layer 7 (Application) inspiziert HTTP-Header, Cookies oder URL-Pfade für intelligentere Routing-Entscheidungen.
Nenne den wesentlichen Unterschied zwischen horizontaler und vertikaler Skalierung.
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Horizontale Skalierung (Scale-out) fügt weitere Server-Instanzen hinzu, vertikale Skalierung (Scale-up) erhöht CPU/RAM eines einzelnen Servers – horizontal ist flexibler und fehlertoleranter.
Wie funktioniert Auto Scaling in Cloud-Umgebungen?
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Auto Scaling überwacht Metriken (CPU, Request-Count, Queue-Länge) und startet/stoppt automatisch Instanzen basierend auf definierten Schwellenwerten und Skalierungsrichtlinien.
Welche Rolle spielen Health Checks bei Load Balancern?
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Health Checks prüfen regelmäßig (HTTP-GET, TCP-Connect, Custom-Skript), ob Backend-Server erreichbar und funktionsfähig sind – fehlerhafte Instanzen werden temporär aus dem Pool entfernt.
Was bedeutet Active-Passive vs. Active-Active bei Load-Balancer-HA?
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Active-Passive: Ein primärer LB läuft, Standby übernimmt bei Ausfall. Active-Active: Mehrere LBs verteilen gleichzeitig Last und übernehmen gegenseitig bei Failover – höhere Auslastung, komplexere Sync.
Was ist SSL Termination am Load Balancer und welchen Vorteil bietet sie?
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SSL Termination entschlüsselt HTTPS-Traffic am LB und leitet unverschlüsselt (HTTP) an Backends weiter – entlastet Anwendungsserver von kryptografischem Overhead und zentralisiert Zertifikatsmanagement.
Warum sind zustandslose (stateless) Backends für horizontale Skalierung essenziell?
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Stateless Backends speichern keine Session-Daten lokal – jeder Request kann an beliebige Instanz geroutet werden, was nahtloses Scale-out und Session-Persistence über externe Stores (Redis, DB) ermöglicht.
Welches Problem löst das Circuit-Breaker-Pattern in verteilten Systemen?
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Circuit Breaker erkennt wiederholte Fehlschläge bei Service-Calls, ‚öffnet‘ den Stromkreis (stoppt Aufrufe) und verhindert Kaskadenfehler – nach Timeout testet er halb-offen, ob der Service wieder verfügbar ist.
Was ist der Unterschied zwischen Blue-Green-Deployment und Canary-Release?
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Blue-Green: Zwei identische Umgebungen, Traffic wird atomar umgeschaltet. Canary: Neue Version erhält nur kleinen Traffic-Anteil (z. B. 5 %), wird schrittweise erhöht – geringeres Risiko, aber längerer Rollout.