Melhor Software de Balanceamento de Carga
Destaque Software de Balanceamento de Carga Em Um Relance
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Saiba Mais Sobre Software de Balanceamento de Carga
O que é software de balanceamento de carga?
O software de balanceamento de carga é projetado para permitir que sites e aplicativos funcionem, sem falhas, através de centenas, milhares e até milhões de conexões simultâneas. Considerando inúmeras regras, métodos e condições, as soluções de balanceamento de carga trabalham para garantir que nenhum servidor dentro de um cluster ou pool de servidores fique sobrecarregado.
O tráfego torna o balanceamento de carga necessário. À medida que os servidores experimentam um tráfego mais alto, os tempos de resposta podem começar a desacelerar, resultando em uma pior experiência para o usuário final. Além disso, a tensão contínua nos servidores pode causar danos permanentes ao hardware, o que significa que o tempo de inatividade pode levar a custos de reparo ou substituição de hardware (além de outras perdas de receita relacionadas ao tempo de inatividade). O balanceamento de carga ajuda a mitigar a probabilidade desses problemas, atuando como um guardião para as solicitações de conexão de servidor recebidas para garantir que nenhum servidor ou pool de servidores fique sobrecarregado.
Falhas de servidor ainda podem acontecer mesmo com o balanceamento de carga em vigor, então a maioria das soluções oferecerá soluções de backup em conjunto com o balanceamento de carga ou serão projetadas para integrar-se perfeitamente com soluções de backup. Esta é uma camada extra de proteção para as pilhas de servidores e dados das empresas.
Como funciona o software de balanceamento de carga?
O software de balanceamento de carga funciona distribuindo o tráfego de rede recebido por vários servidores. Em sua essência, um balanceador de carga atua como um proxy reverso, direcionando solicitações de clientes para servidores de backend com base em diferentes algoritmos. Esses algoritmos podem incluir:
- Round-robin, que distribui solicitações sequencialmente
- Menos conexões, que envia solicitações para servidores com o menor número de conexões ativas
- IP hash, que direciona o tráfego com base no endereço IP do cliente
Quando uma solicitação de cliente chega, o balanceador de carga determina qual servidor pode lidar com a solicitação com base na análise em tempo real e em critérios predefinidos. O software de balanceamento de carga monitora continuamente a saúde do servidor usando verificações de batimento cardíaco ou sondas de saúde em camada de aplicação para garantir que o tráfego seja direcionado apenas para servidores operacionais. Se um servidor falhar ou ficar sobrecarregado, o balanceador de carga redireciona o tráfego para outros servidores no pool sem interromper a experiência do usuário.
O software moderno de balanceamento de carga opera em vários níveis do modelo OSI, com soluções de Camada 4 lidando com tráfego TCP/UDP e soluções de Camada 7 gerenciando dados com base em informações de camada de aplicação, permitindo decisões de roteamento mais complexas com base no conteúdo das solicitações. Essas capacidades permitem que o software de balanceamento de carga gerencie efetivamente o tráfego, melhore a escalabilidade de aplicativos e melhore a resiliência do sistema.
Quais são os tipos de balanceadores de carga?
Balanceadores de carga de hardware são dispositivos físicos dedicados que gerenciam o tráfego em um nível de alto desempenho. Conhecidos por sua confiabilidade e velocidade, eles apresentam hardware proprietário para lidar com grandes volumes de tráfego. Eles são comumente usados em ambientes onde velocidade e segurança são importantes, como em grandes data centers.
Balanceadores de carga de software são aplicativos de software que são instalados em servidores padrão. Esses balanceadores de carga oferecem flexibilidade e escalabilidade, pois os usuários podem modificá-los, atualizá-los ou implantá-los em vários ambientes. Eles são econômicos e usados em arquiteturas baseadas em nuvem que exigem alocação dinâmica de recursos.
Balanceadores de carga virtuais atuam como máquinas virtuais que podem ser implantadas em qualquer infraestrutura de servidor. Eles combinam a flexibilidade dos balanceadores de carga de software com a capacidade de lidar com grandes volumes de tráfego, como soluções de hardware. Estes são ideais para data centers virtualizados e ambientes de nuvem.
Balanceadores de carga baseados em nuvem são serviços fornecidos por provedores de nuvem (como AWS Elastic Load Balancing, Google Cloud Load Balancing ou Azure Load Balancer) que distribuem o tráfego de rede e de aplicativos por recursos de nuvem. Eles são adequados para empresas com tráfego web flutuante.
Balanceadores de carga de servidor global (GSLB) operam no nível DNS e direcionam o tráfego com base na localização do servidor e na proximidade do usuário para otimizar a experiência do usuário. As organizações os utilizam para balancear cargas em várias localizações geográficas e garantir uma gestão eficiente do tráfego baseada na localização.
Balanceadores de carga de Camada 4 balanceiam o tráfego na camada de transporte (TCP/UDP) e tomam decisões com base em dados das camadas de rede e transporte sem inspecionar o conteúdo dos pacotes. Eles são adequados para balanceamento básico de tráfego não HTTP.
Balanceadores de carga de Camada 7 operam na camada de aplicação e tomam decisões mais sofisticadas ao inspecionar o conteúdo dos pacotes. Como resultado, eles permitem ações baseadas em cabeçalhos HTTP, cookies e dados de aplicativos. As empresas usam esses balanceadores de carga para regulação avançada de tráfego e tarefas sensíveis ao conteúdo.
Quais são os algoritmos de balanceamento de carga?
Os métodos de balanceamento de carga focam menos em tipos específicos de software e mais em maneiras específicas de distribuir o tráfego. Os métodos típicos de distribuição de carga são os seguintes.
Atribuição aleatória
Como o nome sugere, uma atribuição aleatória pega uma conexão recebida e a atribui do lado do cliente a um servidor do pool de servidores. Essa distribuição se baseia na lei matemática dos grandes números, que implica que quando um volume suficientemente grande atribui valores aleatoriamente entre um conjunto, a distribuição desse volume será aproximadamente equivalente.
Round robin
Neste método, cada servidor no pool de servidores tem seu próprio endereço IP, mas cada um está exclusivamente vinculado a um endereço IP mestre para chamadas de servidor. Quando uma chamada de servidor é feita, essa chamada é atribuída através do endereço IP mestre a um servidor único em ordem, resultando no nome "round robin".
Hash de IP de origem
O hashing de IP se baseia no endereço IP da solicitação recebida para determinar qual servidor lida com a conexão. A atribuição de servidor depende do número de servidores disponíveis e das regras em torno da chave de hash que é gerada pelo software de hashing de IP.
Menos conexão
O método de menos conexão de balanceamento de carga leva em consideração o número de conexões para cada servidor em vez da carga de trabalho ativa do servidor. Conexões recebidas para o pool de servidores são atribuídas automaticamente ao servidor com o menor número de conexões ativas.
Exemplos de balanceamento de carga
- Gerenciamento de tráfego de sites: Plataformas de e-commerce em grande escala usam software de balanceamento de carga para gerenciar solicitações de usuários durante eventos de compras de pico, como a Black Friday. Os balanceadores de carga distribuem solicitações HTTP recebidas por vários servidores web, garantindo tempos de carregamento de página rápidos e confiabilidade.
- Serviços de computação em nuvem: Provedores de serviços em nuvem como AWS, Google Cloud e Microsoft Azure empregam soluções de balanceamento de carga para otimizar o uso de recursos em fazendas de servidores. Isso lhes permite fornecer serviços em nuvem escaláveis e confiáveis, ajustando automaticamente a distribuição do tráfego à medida que a demanda flutua.
- Redes de entrega de conteúdo (CDNs): Essas empresas usam balanceamento de carga como parte de sua infraestrutura CDN para entregar conteúdo web aos usuários a partir das localizações geográficas mais próximas. Isso reduz a latência e acelera a experiência do usuário ao rotear dinamicamente as solicitações para o servidor mais próximo ou menos congestionado.
- Implantações de aplicativos empresariais: Grandes organizações implantam balanceadores de carga dentro de data centers privados para gerenciar o tráfego de aplicativos empresariais, como sistemas CRM ou portais internos.
- Redes de Internet das Coisas (IoT): Projetos de cidades inteligentes ou implantações de IoT em grande escala usam balanceadores de carga para gerenciar fluxos de dados de uma infinidade de dispositivos, direcionando o tráfego de forma eficiente para centros de processamento de dados que analisam e agem sobre os dados coletados.
- Serviços financeiros: Bancos e instituições financeiras usam balanceamento de carga para lidar com sistemas de processamento de transações complexos que exigem alta disponibilidade e tempos de resposta rápidos. Ao distribuir cargas por vários sistemas, eles mantêm a continuidade do serviço e aderem a requisitos de tempo rigorosos para o processamento de transações.
- Servidores de jogos: Plataformas de jogos online dependem do balanceamento de carga para gerenciar sessões de jogos e proporcionar experiências multijogador contínuas. Os balanceadores de carga direcionam as conexões dos jogadores para os servidores menos ocupados, otimizando o desempenho do jogo e reduzindo o lag.
Quais são os recursos comuns das soluções de balanceamento de carga?
A seguir estão alguns recursos principais dentro do software de balanceamento de carga que podem ajudar os usuários com economia de custos, redução de tempo de inatividade e aumento do desempenho das cargas de trabalho:
- Distribuição de solicitações: O software de balanceamento de carga usa um ou mais métodos de distribuição para alocar igualmente as solicitações de conexão entre vários servidores.
- Escalonamento: O software adapta o número de servidores sendo usados para distribuição de carga com base na quantidade de tráfego recebido.
- Proteção contra ataques de negação de serviço distribuída (DDoS): O software de balanceamento de carga oferece configurações de segurança para ajudar a prevenir ataques DDoS nos servidores de uma empresa.
- Distribuição de carga assimétrica: Este recurso permite que as empresas designem manualmente alguns servidores para receber uma parte menor da carga. Isso é benéfico se uma empresa estiver usando servidores mais antigos junto com novos ou se a saúde geral de alguns servidores não for tão boa quanto a de outros.
- Monitoramento de saúde do servidor: O recurso de monitoramento de saúde do servidor realiza verificações periódicas nos servidores de aplicativos para verificar a funcionalidade geral de cada um. Isso ajuda a garantir que servidores bem-funcionantes recebam a maior parte do tráfego, se necessário.
- Descarregamento de SSL: Este recurso permite que os balanceadores de carga lidem com a criptografia/descriptografia SSL, reduzindo a carga de processamento nos servidores de aplicativos. Ao gerenciar conexões seguras de forma independente, o descarregamento de SSL melhora o desempenho e a segurança.
- Cache de conteúdo: Ao armazenar dados frequentemente solicitados mais próximos dos usuários e reduzir a necessidade de solicitações repetidas aos servidores de backend, o cache de conteúdo melhora os tempos de resposta e reduz a carga nos servidores de aplicativos.
- Análise avançada e relatórios: Os balanceadores de carga fornecem insights detalhados sobre padrões de tráfego, saúde do servidor e comportamentos dos usuários, que apoiam a tomada de decisões informadas para otimização de desempenho e planejamento de capacidade.
Quais são os benefícios do balanceamento de carga?
O balanceamento de carga é usado por organizações de todos os tamanhos para habilitar e manter o acesso a aplicativos e proporcionar uma experiência aprimorada para o usuário final. Alguns dos principais benefícios oferecidos pelas soluções de balanceamento de carga incluem escalabilidade, eficiência e confiabilidade.
- Funcionalidade suave: Esta é a razão pela qual o software de balanceamento de carga existe. Ao distribuir igualmente a carga do servidor por vários membros do pool de servidores, as soluções de balanceamento de carga criam uma funcionalidade mais suave no acesso ao servidor, carregamento de páginas da web e interações de aplicativos.
- Dinâmica: O software de balanceamento de carga é construído para lidar com necessidades dinâmicas. Durante períodos de tráfego baixo, as conexões são gerenciadas apenas pelos servidores que são absolutamente necessários para estarem online. Quando há um influxo de tráfego alto, o software ajuda a trazer servidores online para lidar com o estresse e distribuir igualmente as conexões recebidas para que as experiências dos usuários finais sejam todas fluidas e sem interrupções.
- Recuperação de desastres: No caso de uma falha de servidor ou interrupção de data center, os balanceadores de carga podem redirecionar o tráfego para locais alternativos, auxiliando nos esforços de recuperação de desastres. Essa capacidade melhora a continuidade dos negócios e a estabilidade operacional.
- Gerenciamento de tráfego global: Empresas que operam em várias localizações geográficas usam balanceadores de carga para distribuir o tráfego globalmente, reduzindo a latência para os usuários ao conectá-los ao servidor disponível mais próximo.
- Satisfação do usuário final: Nada afasta os usuários finais de um site ou aplicativo tanto quanto ter uma má experiência de usuário. Carregamento lento, respostas lentas e falhas de página podem dissuadir os usuários de retornar e fazer com que os funcionários da empresa relutem em usar sua própria infraestrutura. As soluções de balanceamento de carga ajudam a suavizar a experiência geral do usuário, prevenindo essas frustrações.
- Custo-benefício: Essas soluções são mais acessíveis e, ao mesmo tempo, mais fáceis de provisionar em comparação com soluções de hardware. Pode-se economizar dinheiro nos custos de configuração e manutenção ao implantar um balanceador de carga.
- Escalabilidade: As soluções de balanceamento de carga baseadas em software permitem que os servidores escalem para cima e para baixo sob demanda. Além disso, eles podem ser rapidamente integrados à infraestrutura existente sem perturbar a acessibilidade de um aplicativo.
Quem usa software de balanceamento de carga?
Administradores de servidores e equipes de TI: O software de balanceamento de carga é usado principalmente por administradores de servidores e equipes de TI que se envolvem com o gerenciamento de tráfego de servidores. Como o software é especificamente focado em mitigar o tráfego de servidores, as soluções de balanceamento de carga não têm muito uso fora dessas equipes.
Software relacionado ao software de balanceamento de carga
Soluções relacionadas que podem ser usadas junto com o software de balanceamento de carga incluem:
Software de teste de carga: Enquanto as soluções de balanceamento de carga ajudam a gerenciar o tráfego uma vez que os servidores estão ativos, o software de teste de carga garante que os servidores possam lidar com o tráfego. As soluções de teste de carga testarão os servidores com uma variedade de cenários de carga para verificar se eles podem funcionar corretamente, mesmo em situações difíceis.
Software de monitoramento de desempenho de aplicativos (APM): As soluções de APM podem ser usadas como indicadores potenciais de quando o balanceamento de carga atual não está funcionando corretamente. Usar software de APM em conjunto com soluções de balanceamento de carga adiciona uma camada extra de monitoramento de desempenho para os servidores de uma empresa.
Desvantagens do balanceamento de carga
Soluções de software podem vir com seu próprio conjunto de desafios.
- Balanceamento assimétrico: Certos métodos de balanceamento de carga podem levar a uma distribuição desigual do tráfego. O hashing de IP, por exemplo, pode sobrecarregar certos servidores em detrimento de outros devido às fontes de chamadas para solicitações de conexão. O round robin pode criar uma sobrecarga indevida em certos servidores devido ao consumo médio de recursos de conexão ser maior em alguns servidores da lista do que em outros. Cada método tem a possibilidade de apresentar um desequilíbrio ocasional.
- Ponto único de falha: Embora os balanceadores de carga sejam projetados para aumentar a confiabilidade, eles próprios podem se tornar um ponto único de falha se não forem adequadamente arquitetados com redundância. Se um balanceador de carga falhar sem um backup em vigor, isso pode levar a tempo de inatividade do sistema e interrupção do serviço.
- Sobrecarga de latência: Introduzir um balanceador de carga no caminho da rede pode adicionar alguma latência às solicitações, pois o tráfego deve passar por uma camada adicional antes de chegar ao seu destino pretendido. Isso pode degradar ligeiramente o desempenho, dependendo da complexidade das regras de balanceamento de carga e do poder de processamento do próprio balanceador.
- Dependência do design da rede: A eficácia do balanceamento de carga depende fortemente do design da rede subjacente. Uma arquitetura de rede ruim pode diminuir os benefícios do balanceamento de carga, resultando em gargalos ou distribuição desigual de tráfego que podem anular os ganhos de desempenho.
- Incompatibilidade com certos protocolos: Alguns balanceadores de carga podem não funcionar bem com protocolos específicos, particularmente protocolos mais antigos ou proprietários, o que pode limitar a versatilidade das soluções de balanceamento de carga em casos de uso específicos.
Como escolher o melhor software de balanceamento de carga para o seu negócio?
Levantamento de Requisitos (RFI/RFP) para Software de Balanceamento de Carga
Se uma empresa está apenas começando e procurando adquirir a primeira solução de balanceamento de carga, ou talvez uma organização precise atualizar um sistema legado - onde quer que um negócio esteja em seu processo de compra, o g2.com pode ajudar a selecionar o melhor software de balanceamento de carga para o negócio.
Os pontos de dor específicos do negócio podem estar relacionados ao gerenciamento de picos de tráfego e à prevenção de picos em um único servidor. Os administradores roteiam o tráfego de rede para diferentes servidores com a ajuda dessas soluções. Se a empresa tem muitos servidores em funcionamento e um grande tráfego, a necessidade é procurar uma solução que possa ajudar a observar os servidores e determinar para qual servidor enviar a solicitação. Os usuários devem pensar nos pontos de dor e anotá-los; estes devem ser usados para ajudar a criar uma lista de verificação de critérios. Além disso, o comprador deve determinar o número de funcionários que precisarão usar este software, pois isso determina o número de licenças que provavelmente comprarão.
Ter uma visão holística do negócio e identificar pontos de dor pode ajudar a equipe a impulsionar a criação de uma lista de verificação de critérios. A lista de verificação serve como um guia detalhado que inclui recursos necessários e desejáveis, incluindo orçamento, número de usuários, integrações, requisitos de segurança, soluções em nuvem ou locais, e mais.
Dependendo do escopo da implantação, pode ser útil produzir um RFI, uma lista de uma página com alguns pontos descrevendo o que é necessário de um software de balanceamento de carga.
Comparar Produtos de Software de Balanceamento de Carga
Crie uma lista longa
Desde atender às necessidades funcionais do negócio até a implementação, as avaliações de fornecedores são uma parte essencial do processo de compra de software. Para facilitar a comparação após todas as demonstrações estarem completas, ajuda a preparar uma lista consistente de perguntas sobre necessidades e preocupações específicas para fazer a cada fornecedor.
Crie uma lista curta
A partir da lista longa de fornecedores, é útil reduzir a lista de fornecedores e chegar a uma lista mais curta de concorrentes, de preferência não mais do que três a cinco. Com esta lista em mãos, as empresas podem produzir uma matriz para comparar os recursos e preços das várias soluções.
Conduza demonstrações
Para garantir que a comparação seja completa, o usuário deve demonstrar cada solução na lista curta com o mesmo caso de uso e conjuntos de dados. Isso permitirá que a empresa avalie de forma comparativa e veja como cada fornecedor se compara à concorrência.
Seleção de Software de Balanceamento de Carga
Escolha uma equipe de seleção
Antes de começar, é crucial criar uma equipe vencedora que trabalhará junta durante todo o processo, desde a identificação de pontos de dor até a implementação. A equipe de seleção de software deve consistir em membros da organização que tenham o interesse, habilidades e tempo certos para participar deste processo. Um bom ponto de partida é ter de três a cinco pessoas que preencham funções como o principal tomador de decisões, gerente de projeto, proprietário do processo, proprietário do sistema ou especialista em pessoal, bem como um líder técnico, administrador de TI ou administrador de segurança. Em empresas menores, a equipe de seleção de fornecedores pode ser menor, com menos participantes multitarefas e assumindo mais responsabilidades.
Negociação
Só porque algo está escrito na página de preços de uma empresa, não significa que seja final (embora algumas empresas não cedam). É imperativo abrir uma conversa sobre preços e licenciamento. Por exemplo, o fornecedor pode estar disposto a dar um desconto para contratos de vários anos ou por recomendar o produto a outros.
Decisão final
Após esta etapa, e antes de se comprometer totalmente, é recomendado realizar um teste ou programa piloto para testar a adoção com um pequeno tamanho de amostra de usuários. Se a ferramenta for bem utilizada e bem recebida, o comprador pode ter confiança de que a seleção foi correta. Caso contrário, pode ser hora de voltar à prancheta.
Tendências de software de balanceamento de carga
Embora a ideia de balanceamento de carga em si seja improvável de mudar, os métodos pelos quais é realizado são muito mais propensos a evoluir.
Inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina
À medida que IA e o software de aprendizado de máquina avançam, eles podem se tornar cada vez mais valiosos para ajudar as empresas a gerenciar cargas recebidas. Ao analisar dados passados e ativos, essas ferramentas podem fortalecer o balanceamento de carga, ajudando a gerenciar inteligentemente o tráfego entre servidores.
Pesquisado e escrito por Anindita Sengupta
