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O que é Balanceamento de Carga? Como o Balanceamento de Carga Funciona

Alex Johnson
Alex Johnson

Senior Web Scraping Engineer

29-Oct-2024

Garantir o desempenho e a confiabilidade ideais é crucial para serviços e aplicativos online. O balanceamento de carga é uma técnica que desempenha um papel fundamental na conquista desses objetivos, distribuindo cargas de trabalho entre vários servidores. Este artigo abordará os fundamentos do balanceamento de carga, seus princípios de funcionamento e sua importância na melhoria do desempenho e da escalabilidade dos aplicativos.

Entendendo o Balanceamento de Carga

Em sua essência, o balanceamento de carga é o processo de distribuir o tráfego de rede de entrada ou solicitações de aplicativos uniformemente entre um grupo de servidores, conhecido como fazenda de servidores ou pool de servidores. Ao fazer isso, os balanceadores de carga ajudam a evitar que qualquer servidor seja sobrecarregado com muitas solicitações, o que pode levar à degradação do desempenho ou a interrupções do serviço.

O balanceamento de carga pode ser alcançado por meio de vários métodos, incluindo soluções baseadas em hardware (aparelhos físicos) e soluções baseadas em software (aplicativos em execução em servidores padrão). Independentemente da abordagem, o objetivo permanece o mesmo: otimizar o uso de recursos, maximizar o rendimento, minimizar o tempo de resposta e garantir a alta disponibilidade dos aplicativos.

Como o Balanceamento de Carga Funciona

Os balanceadores de carga operam em diferentes camadas do modelo OSI, principalmente na Camada 4 (Camada de Transporte) e na Camada 7 (Camada de Aplicação). Vamos analisar o funcionamento do balanceamento de carga com mais detalhes:

1. Distribuição de Tráfego

Quando um usuário faz uma solicitação a um aplicativo, o balanceador de carga atua como um gerenciador de tráfego, direcionando as solicitações de entrada para os servidores apropriados com base em algoritmos predefinidos. Aqui estão alguns algoritmos comuns de distribuição de tráfego:

  • Round Robin: Distribui solicitações sequencialmente entre os servidores em ordem circular. Este método é simples, mas eficaz para cargas de trabalho distribuídas uniformemente.

    python Copy
    # Exemplo de trecho de código para algoritmo de balanceamento de carga Round Robin em Python
    servers = ["server1", "server2", "server3"]
    i = 0
    
    def get_server():
        global i
        server = servers[i % len(servers)]
        i += 1
        return server
    
    # Cada chamada para get_server() retornará o próximo servidor na sequência
    print(get_server())  # Saída: server1
    print(get_server())  # Saída: server2
  • Menos Conexões: Direciona o tráfego para o servidor com menos conexões ativas, particularmente útil quando os servidores têm capacidades de processamento variáveis.

  • Hash IP: Roteia solicitações com base no endereço IP do cliente, garantindo que um usuário se conecte consistentemente ao mesmo servidor, o que pode ser importante para a persistência da sessão.

2. Monitoramento de Saúde

Os balanceadores de carga monitoram continuamente a saúde dos servidores no pool enviando verificações de integridade periódicas para determinar se um servidor está operacional. Se um servidor não responder ou for considerado não saudável, o balanceador de carga redireciona automaticamente o tráfego para outros servidores saudáveis, garantindo um serviço ininterrupto.

3. Escalonamento de Recursos

Durante períodos de tráfego de pico, como vendas de feriados ou eventos importantes, é vital que os aplicativos escalonem os recursos para lidar com o aumento da demanda. Os balanceadores de carga facilitam isso distribuindo o tráfego entre os recursos disponíveis e podem funcionar em conjunto com tecnologias de autoescalonamento.

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4. Persistência de Sessão

Em muitos aplicativos da web, manter as sessões do usuário é crucial. Os balanceadores de carga podem implementar a persistência de sessão (ou sessões fixas) para garantir que um usuário seja direcionado para o mesmo servidor durante toda a sessão. Isso é alcançado por meio de técnicas como cookies ou identificadores de sessão, permitindo uma experiência de usuário perfeita, mesmo quando vários servidores estão envolvidos.

javascript Copy
// Exemplo: Definindo um cookie de sessão para sessões fixas
// Em um aplicativo da web típico, você pode usar um ID de sessão para direcionar um usuário para o mesmo servidor
const sessionCookie = document.cookie.replace(
    /(?:(?:^|.*;\s*)session_id\s*\=\s*([^;]*).*$)|^.*$/,
    "$1"
);

5. Término SSL

Os balanceadores de carga também podem lidar com o término SSL, que descarrega o processo computacionalmente intensivo de criptografar e descriptografar o tráfego SSL/TLS dos servidores de back-end. Ao gerenciar o SSL no nível do balanceador de carga, os servidores podem se concentrar em processar solicitações de aplicativos de forma mais eficiente, melhorando o desempenho geral.

Benefícios do Balanceamento de Carga

A implementação do balanceamento de carga oferece várias vantagens significativas:

  • Desempenho Aprimorado: Ao distribuir uniformemente as cargas de trabalho, os aplicativos podem lidar com mais tráfego com tempos de resposta mais baixos.
  • Alta Disponibilidade: Os balanceadores de carga ajudam a evitar interrupções redirecionando o tráfego para servidores com falhas, garantindo que os serviços permaneçam operacionais.
  • Escalabilidade: As organizações podem adicionar ou remover servidores do pool com facilidade, com base na demanda, permitindo um gerenciamento eficiente de recursos.
  • Segurança Aprimorada: Os balanceadores de carga podem atuar como um escudo para os servidores de back-end, absorvendo picos de tráfego e fornecendo uma camada adicional de segurança.

Conclusão

O balanceamento de carga é um componente vital na arquitetura de aplicativos da web modernos, garantindo que eles permaneçam com bom desempenho e confiáveis sob cargas variadas. Ao distribuir o tráfego de forma eficaz, monitorar a saúde do servidor e facilitar o dimensionamento de recursos, os balanceadores de carga desempenham um papel essencial na melhoria da experiência do usuário e na manutenção da disponibilidade do aplicativo.

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