Equilibrado de carga entre servidores

El balanceo de carga distribuye el tráfico entrante entre varios servidores para que ninguno se sobrecargue. En lugar de que un único servidor ocupado se ralentice, varios comparten el trabajo, lo que mejora el rendimiento y la fiabilidad. Un dispositivo o servicio denominado balanceador de carga se sitúa delante de los servidores y distribuye las solicitudes entre ellos, haciendo que un grupo de servidores parezca un único servicio rápido.

El balanceo de carga ofrece dos grandes beneficios: escalabilidad y disponibilidad. Añadir más servidores detrás del balanceador aumenta la capacidad para gestionar el crecimiento y, si un servidor falla, el balanceador simplemente deja de enviarle tráfico, por lo que los usuarios siguen recibiendo servicio. Convierte un servidor único y frágil en un conjunto resistente y ampliable.

Un balanceador de carga recibe las solicitudes de los clientes en una única dirección IP virtual (VIP) de front-end y reenvía cada una a uno de los servidores de back-end. Los clientes solo se comunican con la VIP y desconocen cuántos servidores hay detrás. El balanceador puede ser un dispositivo de hardware dedicado o software, y a menudo también se implementa de forma redundante para evitar que se convierta en un SPOF.

Los balanceadores utilizan algoritmos para elegir un servidor. Round robin rota por los servidores en orden. Menor número de conexiones elige el servidor con menos sesiones activas. Los métodos ponderados favorecen a los servidores más potentes. Elegir el algoritmo adecuado adapta el tráfico a la capacidad de los servidores y mantiene el conjunto equilibrado y cargado de forma eficiente.

Un balanceador de carga ejecuta constantemente comprobaciones de estado y sondea cada servidor para confirmar que responde. Si un servidor no supera la comprobación, el balanceador deja de enviarle solicitudes hasta que se recupera. Esto es lo que hace que el balanceo de carga también sea una herramienta de alta disponibilidad: los servidores que fallan se eliminan automáticamente de la rotación, de modo que los usuarios nunca llegan a uno inactivo.

Algunas aplicaciones necesitan que las solicitudes de un usuario sigan dirigiéndose al mismo servidor, por ejemplo, para conservar un carrito de compras almacenado en la memoria de ese servidor. La persistencia de sesión (o «sesiones pegajosas») vincula un cliente a un servidor durante toda la sesión. Sin ella, un usuario que pase de un servidor a otro podría perder el estado a mitad de una tarea.

Los balanceadores operan en distintas capas. Un balanceador de capa 4 distribuye el tráfico según la IP y el puerto TCP/UDP; es rápido, pero no conoce el contenido. Un balanceador de capa 7 lee datos de la aplicación, como las URL HTTP, lo que permite un enrutamiento inteligente; por ejemplo, puede enviar /images a un conjunto y /api a otro. La capa 7 es más potente, pero realiza más trabajo por solicitud.

Los balanceadores de carga suelen realizar la descarga de SSL/TLS (terminación): gestionan el cifrado para los clientes y descifran el tráfico para que los servidores de back-end no tengan que hacerlo. Esto libera CPU del servidor para la aplicación y centraliza la administración de certificados en el balanceador. Es una razón habitual por la que las organizaciones colocan un balanceador inteligente de capa 7 delante de los servidores web.

Si todo el tráfico fluye a través de un único balanceador de carga, ese balanceador se convierte en un punto único de fallo. Por ello, los balanceadores se implementan en pares, en modo activo-activo o activo-pasivo, con conmutación por error entre ellos. La herramienta que proporciona disponibilidad también debe estar altamente disponible. Un par de balanceadores redundantes mantiene resistente todo el front-end.

Los proveedores de nube ofrecen el balanceo de carga como un servicio administrado que escala automáticamente según la demanda. Combinada con grupos de servidores con escalado automático, la nube puede añadir y eliminar servidores detrás del balanceador según la carga y, después, distribuir el tráfico entre los que estén activos. Este modelo elástico es una razón importante por la que las aplicaciones en la nube gestionan con solvencia un tráfico enorme y variable.

El balanceo de carga y la redundancia trabajan conjuntamente para ofrecer rendimiento y alta disponibilidad. La redundancia proporciona capacidad y componentes de reserva; el balanceo de carga utiliza activamente esa capacidad, distribuye el trabajo y evita los fallos en tiempo real. Juntos permiten que un servicio siga siendo rápido bajo una carga elevada y permanezca operativo cuando fallan servidores individuales, un pilar del diseño resistente.

Compruebe sus conocimientos sobre el balanceo de carga.

Ha aprendido sobre el balanceo de carga. Puntos clave:

• Distribuye el tráfico entre servidores para proporcionar escalabilidad y disponibilidad.
• Los clientes llegan a una IP virtual; el balanceador elige un servidor de back-end.
• Entre los algoritmos se incluyen round robin, menor número de conexiones y ponderado.
• Las comprobaciones de estado eliminan los servidores que fallan; la persistencia mantiene las sesiones vinculadas a un servidor.
• Existen diferencias entre la capa 4 y la capa 7; los propios balanceadores se implementan de forma redundante.