O que é balanceamento de carga?

Atualizado: 30 de nov. de 2023

Um balanceador de carga pode ser implementado através de software ou hardware em um dispositivo que distribui conexões de clientes entre um conjunto de servidores. Um balanceador de carga atua como um 'proxy reverso' para representar os servidores de aplicativos para o cliente por meio de um endereço IP virtual (VIP). Essa tecnologia é conhecida como balanceamento de carga do servidor (SLB - Server Load Balancing). O SLB foi projetado para pools de servidores de aplicativos em rede local (LAN).

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Os balanceadores de carga são usados para oferecer disponibilidade e escalabilidade ao aplicativo, permitindo que seja dimensionado além da capacidade de um único servidor. O balanceador de carga funciona para direcionar o tráfego para um pool de servidores disponíveis por meio de vários algoritmos de balanceamento de carga. Se mais recursos forem necessários, servidores adicionais podem ser adicionados.

Os SLBs verificam a integridade do aplicativo no servidor para determinar sua disponibilidade. Se a verificação de integridade falhar, o balanceador de carga retirará essa instância do aplicativo de seu pool de servidores disponíveis. Quando o aplicativo volta a ficar online, a verificação de integridade valida sua disponibilidade e o servidor é colocado novamente no pool.

Como o balanceador de carga fica entre o cliente e o servidor de aplicativos e gerencia a conexão, ele tem a capacidade de executar outras funções. O SLB pode realizar alternância de conteúdo, oferecer segurança com base em conteúdo, como firewalls de aplicativos da Web (WAF), e aprimoramentos de autenticação, como autenticação de dois fatores (2FA).

Funcionalidades de um balanceador de carga

Como proxy reverso, o balanceador de carga atua como uma válvula multifuncional para direcionar e controlar o tráfego entre clientes e servidores. As suas principais funcionalidades são:

Detectar automaticamente falhas no servidor e redirecionar o tráfego do cliente
Permitir a manutenção do servidor sem qualquer impacto
Recuperação de desastres automatizada para sites de backup
Adicionar e remover servidores de aplicativos sem interrupção
Monitorar e bloquear conteúdo malicioso

Como funciona um balanceador de carga?

Um balanceador de carga é um proxy reverso. Ele apresenta um endereço IP virtual (VIP) que representa o aplicativo para o cliente. O cliente se conecta ao VIP e o balanceador de carga determina por meio de seus algoritmos para enviar a conexão a uma instância de aplicativo específica em um servidor. O balanceador de carga continua a gerenciar e monitorar a conexão durante toda a duração.

Imagine um agente esportivo negociando um novo contrato para um atleta. O agente recebe a solicitação do atleta e a envia para uma equipe específica interessada. A equipe responde com informações (uma oferta) que o agente passa de volta para o cliente. Isso continua por um tempo até que uma resolução seja alcançada.

O balanceamento de carga do servidor (SLB) é sua principal função. Contudo, o agente pode oferecer funcionalidades adicionais com base em sua função na conversa. Ele pode decidir permitir e/ou negar certos detalhes (segurança). Ele pode querer validar se a pessoa com quem estão falando é realmente o atleta em questão (autenticação). Se a liga esportiva atual não estiver funcionando, o agente pode enviar as discussões para uma liga diferente com base na disponibilidade ou localização (GSLB).

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Que tipos de balanceadores de carga existem?

Balanceadores de carga do servidor de rede

Os balanceadores de carga entraram no mercado em meados da década de 1990 para dar suporte ao aumento do tráfego na Internet. Eles tinham funcionalidade básica projetada para agrupar recursos do servidor para atender a essa demanda. As conexões eram gerenciadas pelo balanceador de carga com base no cabeçalho do pacote. Especificamente, eles analisaram IP de origem, IP de destino, porta de origem, porta de destino e protocolo IP, ou seja, um balanceador de carga da camada 4.

Balanceadores de carga de aplicativos

À medida que a tecnologia evoluiu, os balanceadores de carga também evoluíram. Eles se tornaram mais avançados e começaram a oferecer reconhecimento e troca de conteúdo. Esses balanceadores de carga olham além do cabeçalho do pacote para a carga útil do conteúdo. Eles analisam o conteúdo, como URL, cabeçalho HTTP e outras coisas, para tomar decisões de balanceamento de carga. Esses são os balanceadores de carga de camada 7.

Balanceamento de carga global do servidor

O balanceamento de carga de servidor global (GSLB - Global Server Load Balancing) é, na verdade, uma tecnologia diferente do balanceador de carga de camada 4-7 tradicional. O GSLB tem como base o DNS e atua como um proxy para oferecer respostas através de algoritmos de balanceamento de carga em tempo real. É mais fácil pensar no GSLB como uma tecnologia DNS dinâmica que gerencia e monitora os vários sites por meio de configurações e verificações de integridade. A maioria das soluções de balanceamento de carga hoje oferece GSLB como um componente de sua funcionalidade.

Hardware vs Software vs Balanceamento de Carga Virtual

Balanceadores de carga surgiram como soluções de hardware. O hardware é um dispositivo que oferece a funcionalidade com foco no desempenho. Os balanceadores de carga em hardware são projetados para instalação em datacenters. São soluções prontas para uso que não exigem as dependências que as soluções de software exigem, como hipervisores e hardware COTS.

À medida que as tecnologias de rede evoluíram, as tecnologias definidas por software, virtualização e nuvem tornaram-se importantes. As soluções de balanceamento de carga com base em software oferecem flexibilidade e capacidade de integração às soluções de orquestração de virtualização. Alguns ambientes, como a nuvem, exigem soluções de software.

Balanceadores de carga elástica

As soluções Elastic Load Balancer (ELB) são muito mais sofisticadas e oferecem aos operadores de computação em nuvem capacidade escalável com base nos requisitos de tráfego a qualquer momento. O Elastic Load Balancing dimensiona o tráfego para um aplicativo conforme a demanda muda ao longo do tempo. Ele também dimensiona instâncias de balanceamento de carga automaticamente e sob demanda. Como o balanceamento de carga elástico usa algoritmos de roteamento de solicitação para distribuir o tráfego de aplicativos de entrada em várias instâncias ou dimensioná-los conforme necessário, ele aumenta a tolerância a falhas de seus aplicativos.

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O que são algoritmos de balanceamento de carga?

Os algoritmos de balanceamento de carga são fórmulas para determinar para qual servidor enviar cada conexão. Os algoritmos podem ser muito simples, como um rodízio simples, ou podem ser avançados como adaptativos com base em agentes. O objetivo do algoritmo é enviar a conexão do cliente para o servidor de aplicativos mais adequado.

O algoritmo mais comum avalia o servidor com menos conexões. Esse algoritmo foi projetado para enviar a conexão para o servidor com melhor desempenho com base no número de conexões que ele está gerenciando no momento.

Tipos de algoritmos de balanceamento de carga:

Menor Conexão
Rodízio
Rodízio Ponderado
Ligação Mínima Ponderada
Balanceamento de Carga Adaptável com Base em Agente
Failover Encadeado (Ponderado Fixo)
Tempo de Resposta Ponderado
Hash de IP de Origem
Rede Definida por Software (SDN - Software Defined Networking) Adaptável

O que é um balanceador de carga Kemp?

O Kemp LoadMaster foi projetado para otimizar a experiência de balanceamento de carga. LoadMaster é uma solução de software que também está disponível como um dispositivo de hardware. A Kemp se concentra nas principais tecnologias de balanceamento de carga para garantir um processo simplificado de configuração e gerenciamento. Esse foco se traduz em uma economia significativa de TCO durante a vida útil da tecnologia.