# Load Balancer Types: Layer 4 vs. Layer 7 im Vergleich

TL;DR / Management Summary Ein Loadbalancer ist der Dirigent Ihres Netzwerks. Wir unterscheiden zwischen dem schnellen, aber “blinden” Layer-4 Loadbalancing (basiert auf IP und Port) und dem intelligenten, aber rechenintensiven Layer-7 Loadbalancing (basiert auf Inhalten wie URLs oder Cookies). Ein Senior Admin nutzt L4 für Datenbanken (SQL) und L7 für Web-Applikationen (HTTPS), um Features wie SSL-Offloading und “Sticky Sessions” zu ermöglichen.

# 1. Layer 4 Loadbalancing (Transport Layer)

Schnelligkeit durch Einfachheit.

Arbeitet auf der Ebene von TCP und UDP.

• Logik: Das Paket kommt an -> Balancer prüft Quell-IP/Port -> Leitet an Backend-Server weiter.
• Vorteil: Extrem performant (Millionen Requests pro Sekunde möglich). Geringe CPU-Last.
• Nachteil: Der Balancer sieht nicht, was im Paket ist. Er kann keine Entscheidungen basierend auf der URL (/shop vs /blog) treffen.
• Protokolle: TCP, UDP, SCTP.

# 2. Layer 7 Loadbalancing (Application Layer)

Intelligenz durch Analyse.

Arbeitet auf der Anwendungsebene (HTTP/HTTPS, SMTP, FTP).

• Logik: Der Balancer terminiert die Verbindung, packt das Paket aus und liest die Header.
• Vorteil: Content-based Routing. Sie können Anfragen für Bilder an einen anderen Server schicken als Anfragen für dynamische PHP-Scripts.
• Vorteil: SSL Termination. Der Balancer entschlüsselt den Traffic und entlastet die Backend-Server.
• Nachteil: Höhere CPU-Last und Latenz durch das Auspacken der Pakete.

# 3. Deep Dive: Sticky Sessions (Persistence)

Wer bleibt bei wem?

Ein großes Problem im Cluster: Ein User legt ein Produkt in den Warenkorb auf Server A. Der nächste Klick landet auf Server B -> Warenkorb ist leer.

• L4 Lösung: Nutzt den “Source IP Hash”. Alle Anfragen einer IP landen beim gleichen Server. (Problem bei Firmen-Proxies!).
• L7 Lösung: Nutzt Cookies. Der Balancer schreibt ein kleines Cookie in den Browser des Users. So wird er garantiert immer zum richtigen Server geleitet, egal wie viele Leute die gleiche IP nutzen.

# 4. Day-2 Operations: Health Checks

Den ‘toten’ Knoten finden.

Beide Typen nutzen Health Checks, aber auf unterschiedlichem Niveau:

• L4 Check: “Ist Port 80 offen?”.
• L7 Check: “Antwortet die URL /health.php mit dem Text OK innerhalb von 500ms?”.
• Ergebnis: L7 ist sicherer, da es auch Anwendungsfehler (z.B. Datenbank-Connection Error) erkennt, obwohl der Port 80 technisch noch offen ist.

# 5. Troubleshooting & “War Stories”

Wenn der Balancer falsch lenkt.

# Top 3 Fehlerbilder

1. Symptom: “502 Bad Gateway”.

   • Ursache: Der Balancer kann den Backend-Server nicht erreichen oder das Backend liefert eine ungültige Antwort.
   • Lösung: Health-Check Status in HAProxy (Artikel 562) prüfen.

2. Symptom: Bilder auf der Webseite laden nicht.

   • Ursache: Falsche L7-Routing-Regel. Der Balancer schickt Anfragen für .jpg an den Datenbank-Server statt an den Media-Server.

3. Symptom: SSL-Fehler beim User.

   • Fix: Zertifikats-Kette auf dem L7-Balancer (Offloading) prüfen.

# “War Story”: Der “Double-NAT” Latenz-Kill

Ein Admin betrieb einen L7 Loadbalancer (Nginx) hinter einem L4 Loadbalancer (F5). Das Ereignis: Die Antwortzeiten der Webseite stiegen von 50ms auf 500ms. Die Ursache: Da der L4 Balancer die Source-IP maskierte (NAT), sah der L7 Balancer nur noch eine einzige IP. Er konnte keine Sticky-Sessions mehr verwalten und versuchte für jedes Paket einen neuen Handshake mit dem Backend. Lehre: Vermeiden Sie unnötige Kaskaden. Nutzen Sie X-Forwarded-For Header und das Proxy Protocol, um die echte User-IP durch die Schichten zu reichen.

# 6. Monitoring & Reporting

Statistiken der Verteilung.

# Backend Status (Dashboard)

Überwachen Sie:

• Active Sessions per Backend.
• Average Response Time (ms).
• Error Rate (4xx/5xx).

# 7. Fazit & Empfehlung

Die Wahl des Typs entscheidet über die Skalierbarkeit Ihrer Applikation.

• Empfehlung: Nutzen Sie Layer 7 (HAProxy/Nginx) für alle Web-Workloads. Die Vorteile bei SSL-Management und Flexibilität überwiegen den CPU-Overhead bei weitem.
• Wichtig: Verwenden Sie Layer 4 für unverschlüsselte TCP-Dienste oder Datenbank-Cluster, bei denen Millisekunden-Latenz kritisch ist.

# Anhang: Vergleichstabelle

# Referenzen

• HAProxy Docs: Layer 4 vs Layer 7
• NGINX: What is Load Balancing?
• Citrix: L4 and L7 Load Balancing Explained