O que é load balance? Saiba como funciona o balanceamento de carga

Investir em novos servidores, switches e sistemas de armazenamento é essencial para otimizar o desempenho, a resiliência e a eficiência das aplicações executadas na infraestrutura de TI, seja ela local ou de nuvem.

O problema é que aumentar os ativos em tecnologia não ajuda a reduzir o desperdício de recursos ou mesmo a conseguir a capacidade de processamento necessária às demandas das novas aplicações.

Ambientes de nuvem geralmente são mais escaláveis que silos de processamento local, porém implementar recursos de load balance pode ser benéfico para qualquer tipo de ambiente.

O que é load balance?

Load balance é a tecnologia que distribui eficientemente o tráfego e o processamento de um sistema entre os componentes disponíveis. O balanceamento de carga melhora a disponibilidade de servidores e aplicações, garantindo que a carga de trabalho seja distribuída de forma equilibrada.

Essa tecnologia aumenta a disponibilidade e o desempenho de um serviço computacional, seja ele um servidor local ou de nuvem, alocando e distribuindo as cargas de trabalho entre os componentes de um sistema.

O balanceamento de carga pode ser feito por meio de hardware, através de dispositivos dedicados, ou por meio de software por aplicativos e scripts.

Existem várias estratégias e algoritmos que podem ajudar nessa tarefa, seja através de componentes de hardware, software ou para ambientes de nuvem.

Algoritmos como o Round-Robin, ponderação por capacidade (Weighted Round-robin) e menor número de conexões (Least Connections) são apenas algumas ferramentas disponíveis para a implementação de load balance.

Como funciona o balanceamento de carga?

Para realizar o balanceamento de carga, é necessário cumprir algumas etapas importantes. Vale lembrar que o load balance pode ser implementado por hardware ou software.

Primeiramente, é preciso identificar os servidores, sistemas de armazenamento e outros dispositivos de rede que farão parte do pool de recursos a serem balanceados.

A correta identificação de dispositivos inclui também a compatibilidade dos componentes com recursos que permitem esse compartilhamento.

Tanto infraestruturas de TI local como servidores de nuvem geralmente possuem ferramentas para o load balance, cada um com suas próprias características técnicas e métodos de implantação.

Em seguida, é necessário escolher e implementar uma solução de balanceamento, que pode ser um dispositivo físico, como um balanceador de carga dedicado, ou uma solução baseada em software ou na nuvem.

Essa solução deve ser configurada de acordo com as necessidades específicas do ambiente e os objetivos de desempenho e disponibilidade.

Com a solução de balanceamento de carga configurada e em funcionamento, é possível monitorar e ajustar continuamente o desempenho e a eficiência do sistema conforme necessário.

Quais são os benefícios obtidos pela tecnologia?

O balanceamento de carga no processamento e transmissão de dados oferece diversos benefícios para as infraestruturas de TI e datacenters.

Ao distribuir o tráfego de forma eficiente, o load balance utiliza todos os recursos disponíveis de forma mais eficiente, resultando em repostas mais rápidas e que proporcionam uma melhor experiência ao usuário.

Além disso, o balanceamento aumenta a disponibilidade dos sistemas, garantindo que os serviços estejam sempre acessíveis e funcionais, mesmo em caso de falhas ou problemas em servidores individuais.

A escalabilidade também é aprimorada com o load balance, pois permite que os sistemas lidem com picos de tráfego e se adaptem ao crescimento do tráfego, facilitando a adição ou remoção de novos recursos conforme for necessário.

O balanceamento de carga por hardware

Além dos balanceadores de carga dedicados, muitos equipamentos suportam nativamente alguns recursos de load balance, como servidores físicos, storages, switches e roteadores.

Esses dispositivos de hardware são fundamentais para garantir a distribuição equilibrada do tráfego e otimizar o desempenho e a disponibilidade dos sistemas.

Balanceadores dedicados são elementos projetados especificamente para distribuir o tráfego de forma eficiente entre todos os servidores e outros recursos de back-end disponíveis dentro de um ambiente.

Já switches e roteadores, por outro lado, oferecerem essas funcionalidades de acordo com cada modelo, além de suas funções tradicionais de encaminhamento e comutação de tráfego.

A maioria dos comutadores de rede já incorporam o Round-Robin, que é uma técnica simples e fácil de implementar para distribuir o tráfego de rede.

Porém, existem diversas técnicas de escalonamento e balanceamento de carga mais avançadas que podem ser mais adequadas para alguns cenários específicos.

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O balanceamento por software

Existem diversos softwares que podem ser usados para realizar balanceamento de carga em sistemas computacionais, tanto localmente quanto em ambientes de nuvem. São eles:

HAProxy: Um balanceador de carga de código aberto e proxy reverso para protocolos TCP e HTTP. Ele é conhecido por sua alta performance, confiabilidade e flexibilidade na configuração.

NGINX: Um servidor web de alto desempenho, proxy reverso, cache e balanceador de carga. O NGINX é muito popular devido à sua eficiência e facilidade de configuração.

Apache HTTP Server com mod_proxy: O Apache é um dos mais servidores Web mais usados e pode ser configurado com o módulo mod_proxy, que atua como um balanceador de carga e proxy reverso.

Traefik: Um moderno proxy reverso e balanceador de carga para microserviços. O Traefik é software dinâmico e fácil de configurar, especialmente para ambientes baseados em contêineres.

Loadbalancer.org: Um balanceador de carga baseado em software com soluções para ambientes empresariais. Esse sistema oferece recursos avançados de balanceamento de carga, segurança e gerenciamento.

Amazon AWS ELB: Um serviço de balanceamento de carga oferecido para os serviços Amazon. O Amazon Elastic Load Balancing distribui automaticamente o tráfego entre instâncias EC2 em várias zonas de disponibilidade.

Microsoft Azure Load Balancer: Um serviço de balanceamento de carga da plataforma em nuvem Microsoft Azure, que distribui o tráfego entre recursos de computação em várias zonas.

O load balance nas infraestruturas de TI local

Muitas medidas simples podem ser implementadas para melhorar o desempenho de aplicativos e serviços internos, sem a necessidade de grandes investimentos ou a compra de novos componentes.

Switches, roteadores, servidores e storages possuem recursos ao balanceamento incorporados e podem ser configurados para melhorar a distribuição do tráfego e garantir a alta disponibilidade dos serviços.

Switches: Alguns switches de camada 3 e camada 4 oferecem funcionalidades básicas de balanceamento de carga. Eles podem distribuir o tráfego com base em informações de camada 3 (endereços IP) e camada 4 (portas TCP/UDP).

Roteadores: Roteadores, especialmente os de nível enterprise, podem oferecer recursos de balanceamento de carga.

Esses equipamentos podem distribuir o tráfego entre várias conexões WAN (Wide Area Network) ou links de Internet, usando protocolos de roteamento como o Border Gateway Protocol (BGP).

Além disso, alguns roteadores podem realizar balanceamento de carga de servidor, encaminhando solicitações para diferentes servidores com base em informações de endereço IP e porta.

Servidores: Servidores físicos e virtuais podem trabalhar em conjunto com balanceadores de carga para processar solicitações de clientes. No entanto, servidores por si só geralmente não realizam o balanceamento de carga.

Em vez disso, eles são configurados para funcionar como recursos de backend em um ambiente corporativo, onde o balanceador de carga distribui o tráfego entre eles.

Storages: Portas de rede ethernet de sistemas de armazenamento geralmente possuem recursos de balanceamento de carga integrados, que podem ser configurados para otimizar a transmissão de dados com servidores e switches.

Além disso, em ambientes de armazenamento distribuído, o load balance pode ser usado para distribuir solicitações de leitura e gravação entre vários dispositivos, melhorando o desempenho e a resiliência total do sistema.

A importância do load balance

A falta de escalabilidade e de recursos de balanceamento de carga em servidores, storages e links de comunicação podem resultar em desperdícios e custos adicionais para qualquer infraestrutura de TI.

Sem essas tecnologias sistemas ficam limitados, vulneráveis a interrupções, tem seu desempenho comprometido e não conseguem se adaptar às demandas crescentes.

Nesse contexto, a ineficiência no uso dos recursos de hardware e software leva a um aumento nos custos operacionais e manutenção do datacenter.

Além disso, a incapacidade de lidar com picos de tráfego e a expansão do negócio pode afetar negativamente o desempenho empresarial, impactando na reputação e na competitividade da organização.

Investir em servidores escaláveis e soluções de balanceamento é essencial para otimizar o desempenho, a resiliência e a eficiência dos sistemas.

Reduzir o desperdício de recursos, controlar os custos e garantir a capacidade de se adaptar às demandas do mercado nem sempre é um sonho distante, e pode ser implementado gradativamente.

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