Quando determinado sistema é muito acessado, é recomendado investir em um balanceador de carga, também conhecido pelo termo em inglês load balancer ou como balanceamento de carga.

Isso resolve o problema da lentidão causada pela sobrecarga no sistema, na medida em que distribui o tráfego entre diferentes servidores da web no pool de recursos. Assim, é possível otimizar seu rendimento e reduzir significativamente seu tempo de resposta.

Neste artigo, trazemos mais detalhes sobre essa solução, que pode ser aplicada em hardware e software, de modo isolado ou em conjunto. Nosso texto está divido por itens, para facilitar a compreensão do assunto aqui tratado. São eles:

• O que é o balanceador de carga e como ele funciona?

• Benefícios do balanceador de carga

• Breve histórico sobre o balanceador de carga

• Balanceamento de carga e ambientes em nuvem

• Algoritmos de balanceamento de carga

• Outros algoritmos de balanceamento de carga

• Situações em que o balanceamento de carga é essencial

Boa leitura!

• O que é balanceador de carga e como ele funciona?

Conforme mencionamos na introdução deste texto, um balanceador de carga tem a finalidade de distribuir o tráfego para diferentes servidores da web no pool de recursos.  Desse modo, garante que nenhum servidor fique sobrecarregado. 

A consequência é a redução do tempo de resposta do servidor, que passa a funcionar com rendimento máximo. 

Isso acontece porque essa solução tem a função de rotear as solicitações para os lugares certo, proporcionando desempenho e segurança para ambientes de TI complexos e as operações desenvolvidas a partir deles.

Suponha que você tem três computadores, mas apenas dois operam, enquanto o terceiro se mantém ocioso. Nesse caso, o balanceamento de carga redistribuirá a carga de trabalho entre os equipamentos com o objetivo de garantir eficiência em suas entregas.

• Benefícios do balanceador de carga

A utilização do balanceador de carga é muito vantajosa em diversos aspectos. Confira seus principais benefícios:

• Aumentam a eficiência: quando você tem uma carga de trabalho pesada, sua rede fica lenta. Com o balanceamento de carga, é possível distribuí-la em mais de um computador e/ou servidor, aumentando a eficiência.

• Permitem gerenciar o fluxo de tráfego: muitas empresas lidam com um grande volume de tráfego em seu dia a dia. Esse tráfego deve ser gerenciado de modo a não sobrecarregar o sistema e manter a rapidez das operações. Um balanceador de carga ajuda a gerenciar o tráfego, distribuindo a carga de trabalho entre diversos computadores ou servidores. 

• Atualizam sem tempo de inatividade: com o balanceamento de carga, as redes ganham mais flexibilidade. A redundância inerente a essa solução possibilita transferir a carga de trabalho para um servidor definido ou cluster de servidor para que os demais sejam atualizados. Assim, essas atualizações não irão prejudicar o acesso a dados e as operações.

• Eliminam falhas do sistema: um balanceador de carga também contribui para evitar falhas na rede, que podem ocorrer como resultado de falhas em um cluster de servidor. 

Ao configurar ou atualizar sua rede, você deve criar clusters de servidor usando o mesmo aplicativo. Desse modo, é possível remover um servidor com falha de seu sistema facilmente. E mais: o balanceador de carga também permite a transferência da carga de trabalho para um servidor em funcionamento sem gerar problemas.

• Breve histórico sobre o balanceador de carga

Esse conceito foi criado em 1990, com a proposta de possibilitar a distribuição do tráfego nas redes por meio de um hardware específico.

Posteriormente, o desenvolvimento de Application Delivery Controllers (ADCs) proporcionou mais segurança ao balanceador de carga, na medida em que se buscou meios de garantir o acesso aos aplicativos, sem interrupção e a qualquer momento.

ADCs podem ser: Hardware Appliance, Virtual Appliance e Software Native Load Balancers. Hoje, os ADCs criados a partir de software apresentam a função de  realizar operações como um hardware executaria e de um modo mais escalável, funcional e flexível.

• Balanceamento de carga e ambientes em nuvem

Grandes cargas de trabalho em ambientes em nuvem podem sobrecarregar um único servidor. Por esse motivo, o balanceamento de carga é ideal para garantir a realização das operações de modo eficiente nesse contexto.

Outra importante função do balanceador de carga é garantir a escalabilidade da nuvem: é isso que proporciona mais velocidade para os servidores e a execução de várias aplicações por meio da distribuição de tráfego.

Com o balanceamento de carga, os servidores recebem o tráfego de entrada de modo coordenado. Assim, é possível evitar que alguns servidores fiquem sobrecarregados enquanto outros estejam com tráfego zero.

Além disso, o balanceador de carga possibilita identificar servidores indisponíveis para direcionar o tráfego àqueles que estão operando. Dessa forma, você consegue ter infraestrutura em diferentes lugares, desde que se inscreva em um provedor de serviços de nuvem.

Isso é fundamental, uma vez que regiões podem passar por desastres naturais e ficar inoperantes. Nesse caso, o tráfego é direcionado a outra região, que não sofreu o impacto da catástrofe.

O balanceador de carga pode ainda determinar qual servidor provavelmente ficará sobrecarregado em menos tempo e compartilhar o tráfego para os demais. Essa capacidade reduz a possibilidade de um serviço ficar indisponível.

Quanto mais demandas uma organização apresentar, maior será o tráfego de colaboradores, fornecedores, parceiros e clientes. 

Sendo assim, sua infraestrutura de nuvem deve ser capaz de suportar essa carga sem ficar indisponível ou reduzir sua capacidade de resposta. É essa a finalidade do balanceamento de carga.

• Algoritmos de balanceamento de carga

A distribuição de carga é realizada por meio de um algoritmo. Isso significa que o usuário tem acesso aos sites utilizando um URL associado a um IP e ao balanceador de carga, que direciona a demanda ao servidor. 

O compartilhamento de cargas relaciona-se diretamente ao tipo de algoritmo utilizado, sendo os quatro mais conhecidos:

• Round Robin: trata-se de um método capaz de colocar pedidos de entrada em uma fila de espera. Com o gerenciamento do balanceador de carga, é possível distribuir essas demandas aos servidores, respondendo a elas conforme disponibilidade dos computadores.

Essa solução é adáptavel a locais em que os servidores apresentam os mesmos recursos. Em contrapartida, o algoritmo pode atribuir sobrecarga a equipamentos menos potentes.

• Weighted Round Robin: 

Diferente do Round Robin tradicional, atua conforme a capacidade de cada servidor, o que é pré-definido com um valor com antecedência. Funciona assim: enquanto o mais potente pode ter o valor de 10, é possível atribuir ao menos potente o valor de 1. 

Com isso, o equipamento mais potente receberá a maior carga. Logo, esse método é mais recomendado para utilizar com servidores diferentes.

• Least Connections

O Round Robin e o Weighted Round Robin não atuam levando em conta o número de ligações que os servidores irão gerenciar. Sendo assim, algum servidor pode ficar sobrecarregado, ao receber um acúmulo de ligações. 

Esse problema é facilmente resolvido pelo Least Connections, que atua considerando as demandas já existentes no servidor quando distribui os pedidos. 

Porém, esse algoritmo não é capaz de funcionar conforme as capacidades técnicas dos servidores. Por esse motivo, recomenda-se sua utilização em ambientes cujos servidores apresentam os mesmos recursos. 

• Weighted Least Connections

Esse algoritmo funciona como um complemento ao Least Connections. Em uma infraestrura cujos servidores contam com recursos diferentes, ele considera as demandas para cada equipamento, além da ponderação que o administrador estabelece.

Assim como ocorre no Weighted Round Robin, o servidor mais potente  apresenta maior ponderação. Com isso, é possível distribuir a carga de maneira estratégica, na medida em que novos pedidos são direcionados a um servidor que apresente a relação ativos/ponderação mais baixa.

• Outros algoritmos de balanceamento de carga

Além dos quatro algoritmos de carga mais conhecidos, apresentados no tópico anterior, existem outros tipos que realizam balanceamento de carga. Confira nos tópicos a seguir alguns métodos:

• Algoritmo de menor largura de banda:  nesse caso, mede-se o tráfego por meio de Mbps. Assim, é possível enviar as solicitações aos servidores com um número menor de Mbps de tráfego.

• Hash de URL: esse algoritmo é capaz de distribuir as gravações de modo uniforme em diversos sites e direcionar as leituras para um site específico.

• Algoritmo baseado em recursos (SDN adaptativo): esse método envolve o conhecimento de todas as camadas do aplicativo e das entradas de um controlador SDN, que determina as tomadas de decisão referentes à distribuição de tráfego.

•  Algoritmo baseado em recursos: Aqui, instala-se um programa de computador no servidor para que ele aponte a carga atual para o balanceamento. Isso é possível a partir de uma avaliação dos servidores e da disponibilidade de recursos que permite direcionar o tráfego de modo adequado.

• Hash de IP de origem: mistura endereços IP do cliente e do servidor,  criando uma chave hash única, capaz de alocar o tráfego para determinado servidos.

• Situações em que o balanceamento de carga é essencial

Para saber a importância de investir em balanceamento de carga, vale a pena analisar a relação custo-benefício que esse investimento representa. Ou seja, qual é o custo de contar com esse serviço e quanto seu negócio pode perder sem a correta distribuição de carga.

Caso você tenha um e-commerce funcionando em períodos como Black Friday, Natal, Dia das Mães, dos Namorados, ou outras datas importantes para o comércio, por exemplo, o balanceador de carga pode evitar grandes prejuízos.

Neste artigo, abordamos o que é balanceador de cargas, quais seus benefícios e a importância para as companhias. Se nosso conteúdo foi útil para você, compartilhe com mais pessoas que possam se interessar pelo tema.

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