Horizontal Scaling و Load Balancer — طراحی سیستم نرم‌افزاری

فروشگاه یک صندوق دارد. صف طولانی می‌شود. دو راه داری: صندوق گنده‌تر با یک صندوق‌دار خیلی سریع، یا چند صندوق معمولی و یک نفر دم در که مشتری را به صندوق خالی بفرستد. دنیای وب مدرن روی دومی بنا شده. آن آدم دم در را Load Balancer می‌نامند.

راه اول Vertical Scaling است — همان Scale Up: ماشین را قوی‌تر کن. راه دوم Horizontal Scaling است — همان Scale Out: ماشین بیشتر اضافه کن. سقف اولی سخت‌افزار و قیمت نمایی است. دومی عملاً بی‌سقف است؛ به شرطی که سرورها Stateless باشند.

چند صندوق و یک راهنما دم در — راهنما دم در مشتری را به صندوق خالی می‌فرستد. اگر یک صندوق بخوابد، بقیه کار می‌کنند. Load Balancer همین شغل را دارد.

بالا بردن یک ماشین، یا افزودن ماشین

هر دو مقیاس‌اند. فرق‌شان در سقف، قیمت، و این است که خراب شدن یک ماشین کل فروشگاه را می‌خواباند یا نه.

	Vertical — Scale Up	Horizontal — Scale Out
روش	CPU و RAM بیشتر به همان ماشین	افزودن ماشین‌های بیشتر
سادگی	بدون تغییر کد	نیازمند Stateless بودن و LB
سقف	سخت‌افزار حد دارد و قیمت نمایی می‌شود	عملاً بی‌سقف
Fault Tolerance	تک‌نقطه شکست — SPOF	خرابی یک Node قابل تحمل

DIAGRAMLoad Balancer جلوی سرورهای Stateless

Client

→

Load Balancer

→

Server 1

Server 2

Server 3

→

Shared State — Redis / DB

چطور بار را پخش می‌کند؟

Load Balancer فقط «پخش کن» نیست. باید بداند نوبتی بدهد، ببیند کدام صندوق خلوت‌تر است، یا مشتری آشنا را به همان صندوق قبلی بفرستد. هر الگوریتم یک شغل دارد.

Round Robin

نوبتی. ساده و پیش‌فرض. با وزن — Weighted — برای سرورهای نابرابر: صندوق قوی‌تر سهم بیشتر می‌گیرد.

Least Connections

به سروری که کمترین اتصال فعال را دارد. وقتی بعضی درخواست‌ها طولانی‌اند، منصفانه‌تر از نوبتی است.

IP / Consistent Hash

کاربر ثابت به سرور ثابت. برای Cache محلی روی خود سرور، یا اتصال ماندگار. بوی Sticky می‌دهد؛ فقط وقتی دلیل داری.

L4 در برابر L7

بعضی دربان‌ها فقط پلاک ماشین و شماره در را می‌بینند. بعضی پاکت را باز می‌کنند و می‌خوانند مقصد کدام بخش فروشگاه است. اسم این دو لایه از مدل شبکه آمده.

L4 — Transport

فقط IP و Port را می‌بیند. بسیار سریع، تصمیم‌های ساده. مثل نگهبانی که فقط پلاک را چک می‌کند و راه می‌دهد.

L7 — Application

محتوای HTTP را می‌فهمد: مسیر، هدر، کوکی. می‌تواند /api را به یک سرویس بفرستد و TLS را همان‌جا تمام کند.

Health Check: سرور بیمار از چرخه خارج می‌شود؛ وقتی دوباره سالم شد، خودش برمی‌گردد.
خود LB نباید SPOF شود: حداقل دوتا — Active-Passive — یا DNS بین چند LB.
Sticky Session فقط وقتی State محلی داری — که خودش بوی طراحی بد می‌دهد. State را بیرون بکش.

به زبان ساده

یک صندوق گنده‌تر سقف دارد؛ چند صندوق معمولی پشت یک راهنما عملاً بی‌سقف است — به شرط Stateless بودن.

مثال واقعی

راهنما دم در مشتری را به صندوق خالی می‌فرستد. اگر یک صندوق بخوابد، فروشگاه نمی‌خوابد. آن راهنما Load Balancer است.