Cuando se transmite contenido a través de internet, hay varios procesos involucrados de los que la mayoría de los usuarios no es consciente. El contenido al que accedes proviene de un servidor que realiza un procesamiento considerable para entregarte la información correcta. Aquí es donde entra en juego el balanceo de carga.
Cuando un sitio web comienza a recibir más tráfico de lo habitual, tiende a ralentizarse, lo que puede afectar negativamente la experiencia del usuario. Para mantener el sitio en funcionamiento, los desarrolladores web utilizan técnicas de balanceo de carga. En este artículo, exploraremos los diferentes tipos y beneficios del balanceo de carga y cómo funciona para mantener a los usuarios comprometidos con tu sitio.
¿Qué es el balanceo de carga?
El balanceo de carga es el proceso de dividir de manera efectiva el tráfico entrante de la red entre un grupo de servidores backend, también conocido como granja o pool de servidores. Este método acelera el tiempo de respuesta, incrementa el rendimiento y mejora en general la velocidad de tu sitio web.
Con el creciente uso de la tecnología, los sitios modernos están integrando esta técnica debido a que deben manejar grandes volúmenes de tráfico diariamente. Para garantizar que todos los servidores de recursos sean utilizados de manera equitativa, un balanceador de carga se posiciona entre el usuario y el grupo de servidores.
Tipos de balanceadores de carga
El uso de cada tipo de balanceador de carga depende de las necesidades de la red. Los principales tipos son:
Balanceadores de carga de hardware
Un balanceador de carga de hardware es un dispositivo que puede procesar y redirigir grandes cantidades de datos a cientos de servidores diferentes de manera segura. Estos dispositivos están alojados en centros de datos y permiten virtualizar varios balanceadores digitales o virtuales que se pueden gestionar centralmente.
Balanceadores de carga de software
Las aplicaciones que gestionan todos los aspectos del balanceo de carga se conocen como balanceadores de carga basados en software. Estas aplicaciones utilizan máquinas virtuales en línea o servidores de propósito general («white box servers») para operar como controladores de entrega de aplicaciones. Pueden ser accesibles como un servicio de terceros totalmente gestionado o instalarse en cualquier servidor de alojamiento dedicado. El balanceo de carga virtual ofrece una alta flexibilidad y permite a los usuarios escalar hacia arriba o hacia abajo según lo requiera la actividad de la red.
Beneficios del balanceo de carga
El balanceo de carga ayuda a gestionar y controlar el tráfico de internet entre los visitantes y los servidores de aplicaciones, mejorando la experiencia general del sitio web. Algunos beneficios clave son:
Rendimiento
Los balanceadores de carga mejoran el rendimiento de las aplicaciones al acelerar los tiempos de respuesta y reducir la latencia de la red. También distribuyen equitativamente la carga entre los servidores, mejorando la eficiencia de los recursos.
Además, reducen la latencia y redirigen las solicitudes de los clientes al servidor geográficamente más cercano. También ayudan a verificar la eficiencia y confiabilidad de los recursos físicos y virtuales.
Seguridad
Los balanceadores de carga añaden una capa adicional de seguridad mediante capacidades de monitoreo y bloqueo de tráfico malicioso, como ataques DDoS. Pueden redirigir automáticamente el tráfico de ataque a varios servidores backend para reducir su impacto y dirigirlo a través de firewalls para mayor protección.
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Además, los balanceadores de carga pueden monitorear el tráfico y eliminar información dañina. Pueden redirigir automáticamente el tráfico de ataques hacia varios servidores backend para minimizar su impacto. Lo más sorprendente es que el tráfico se dirige a través de un conjunto de cortafuegos de red para brindar una protección adicional.
Escalabilidad
Los balanceadores de carga permiten que las aplicaciones manejen grandes volúmenes de tráfico distribuyendo solicitudes entre múltiples servidores. Esto ayuda a evitar cuellos de botella y facilita el análisis predictivo para agregar o eliminar servidores según las necesidades del tráfico.
También facilita el análisis predictivo, permitiendo agregar o eliminar diferentes servidores según las necesidades del tráfico de la aplicación. Además, obtienes redundancia en tu sistema, lo que te ayuda a escalar fácilmente.
Mayor tiempo de actividad
El tiempo de inactividad aumenta cuando un servidor falla o está en mantenimiento, dejando la aplicación inaccesible. Los balanceadores de carga redirigen automáticamente el tráfico hacia servidores disponibles, mejorando la tolerancia a fallos del sistema.
Con el uso del balanceo de carga, puedes redirigir el tráfico de red hacia otro servidor dedicado de alto rendimiento mientras uno de ellos está en mantenimiento o en proceso de actualización. De esta manera, mantienes tu sitio web en funcionamiento sin tiempos de inactividad. También contribuye a la recuperación automática ante desastres, lo que facilita la creación de copias de seguridad del sitio.
Algoritmos de balanceo de carga
La colección de reglas que utiliza un balanceador de carga para elegir el servidor óptimo para cada tipo de solicitud del cliente se denomina algoritmo de balanceo de carga. Existen dos tipos principales de algoritmos de balanceo de carga.
Balanceo de carga estático
Este tipo de algoritmo sigue reglas fijas y no depende del estado actual del servidor. Algunos ejemplos de balanceo de carga estático son:
- Método Round-Robin: Las direcciones IP de los servidores indican a los clientes dónde enviar las solicitudes. La dirección IP es un número largo y difícil de recordar. En lugar de utilizar hardware o software especializado para el balanceo, la técnica Round-Robin utiliza un servidor de nombres autorizado. Este devuelve las direcciones IP de cada servidor en el grupo de servidores en un orden rotativo.
- Método Round-Robin ponderado: En este tipo de balanceo, se asigna a cada servidor un peso diferente según su capacidad o prioridad. El servidor de nombres enviará más tráfico de aplicaciones a los servidores con mayor peso que a los demás.
- Método de hash de IP: En este método, el balanceador de carga realiza un cálculo matemático conocido como hash en la dirección IP del cliente. Después del cálculo, la dirección IP del cliente se convierte en un número que se asigna a servidores individuales.
Balanceo de carga dinámico
Este tipo de balanceo depende del estado actual del servidor y verifica su estado antes de distribuir el tráfico. Algunos ejemplos de balanceo de carga dinámico son:
- Método de menor conexión: Una conexión es un canal de comunicación entre el cliente y el servidor. Cuando un servidor recibe una solicitud, establece una conexión activa con el cliente. Este método envía tráfico al servidor con menos conexiones activas, asegurando que todas las conexiones distribuyan equitativamente la carga.
- Método de menor conexión ponderada: Algunos servidores pueden manejar más conexiones activas que otros. Con este método, se asigna un peso o capacidad diferente a cada servidor, y el balanceador dirige las solicitudes a los servidores con menos conexiones basadas en su capacidad.
- Método de menor tiempo de respuesta: El tiempo de respuesta es el tiempo que necesita un servidor para procesar solicitudes y proporcionar una respuesta. Este método combina el tiempo de respuesta del servidor y el número de conexiones activas para garantizar un servicio rápido para todos los usuarios.
- Método basado en recursos: Los balanceadores de carga utilizan este método para distribuir tráfico según la carga del servidor en tiempo real. Cada servidor tiene un software especializado que monitorea el uso de memoria y potencia de procesamiento. El balanceador verifica con este agente que haya recursos suficientes antes de dirigir el tráfico.
Cómo funciona un balanceador de carga
La mayoría de las empresas operan sus aplicaciones en varios servidores, configurados en lo que se denomina una «granja de servidores». Las solicitudes de los usuarios pasan primero por el balanceador de carga, que las redirige al servidor más adecuado dentro de la granja.
El balanceador de carga actúa como un proxy inverso. Presenta una dirección IP virtual (VIP) para representar la aplicación ante el cliente. Después de que el cliente establece una conexión con la VIP, el balanceador utiliza sus algoritmos para determinar cuál instancia de la aplicación en el servidor debe manejar la conexión, y la monitorea hasta que finaliza.
Tipos de balanceo de carga
El balanceo de carga se clasifica en cuatro categorías principales, según cómo redirige el tráfico de las solicitudes de los clientes.
Balanceo de carga de aplicaciones
Este tipo analiza el contenido de las solicitudes, como encabezados HTTP o identificadores de sesión SSL, para redirigir el tráfico de manera eficiente en aplicaciones complejas que utilizan múltiples servidores.
Balanceo de carga de red
Para redirigir adecuadamente el tráfico, los balanceadores de carga de red verifican direcciones IP y otra información de red. Estos balanceadores pueden identificar el origen del tráfico de la aplicación y asignar múltiples servidores con direcciones IP estáticas. Los balanceadores de carga de red emplean técnicas de balanceo estático y dinámico para equilibrar la carga en los servidores.
Balanceo de carga global
El balanceo de carga global implica la distribución del tráfico entre varios servidores dispersos geográficamente. Si una empresa tiene servidores en varios centros de datos a través de fronteras o en proveedores de nube de terceros en todo el mundo, los balanceadores locales controlan la carga de la aplicación dentro de una zona o área. Estos intentan redirigir el tráfico a un servidor más cercano a la ubicación del cliente. Si un servidor falla, el tráfico se redirige a servidores fuera del área geográfica del cliente.
Balanceo de carga DNS
Con el balanceo de carga DNS, configuras tu nombre de dominio para distribuir solicitudes de red entre varios recursos asociados al dominio. Esto puede incluir un sitio web, servidor de correo, servidor de impresión u otros servicios basados en internet. Entre los beneficios del balanceo de carga DNS están mantener la disponibilidad de la aplicación y distribuir el tráfico entre un grupo de recursos globalmente dispersos.
Conclusión
La elección del algoritmo y el tipo de balanceo de carga depende de los requisitos específicos de la aplicación de tu negocio. Optimizar el rendimiento del sitio web y garantizar una experiencia fluida para los usuarios es crucial en la actualidad.
Distribuir eficientemente el tráfico de red entre múltiples servidores puede aumentar el compromiso y mejorar la notoriedad de tu marca. El uso de balanceadores de carga de hardware y software, junto con diversos algoritmos, mejora el rendimiento de las aplicaciones, refuerza la seguridad frente a amenazas cibernéticas, facilita la escalabilidad y minimiza el tiempo de inactividad.
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FAQ
¿Puede el balanceo de carga mejorar la seguridad de mis aplicaciones en internet?
Sí, los balanceadores de carga ofrecen protección adicional al mitigar ataques de denegación de servicio distribuido (DDoS). Monitorean el tráfico, detectan actividades maliciosas y redirigen automáticamente el tráfico de ataque a diferentes servidores backend, minimizando el impacto de posibles amenazas de seguridad.
¿Cómo contribuye el balanceo de carga a la escalabilidad de sitios web o aplicaciones?
Los balanceadores de carga distribuyen el tráfico de red entre múltiples servidores, permitiendo que los sitios web y aplicaciones manejen múltiples solicitudes de manera simultánea y eviten cuellos de botella en un servidor único. También permite análisis predictivos que facilitan la adición o eliminación de servidores según la actividad de la red.
¿Los balanceadores de carga aseguran la persistencia de sesiones en entornos distribuidos?
Sí, los balanceadores de carga utilizan técnicas como afinidad basada en cookies o hash de IP para dirigir las solicitudes de los usuarios al mismo servidor, asegurando la continuidad de la sesión. Estas técnicas son esenciales para mantener una experiencia de usuario consistente.
¿Qué papel juega el balanceo de carga en la optimización del uso de recursos en los servidores?
El balanceo de carga optimiza la utilización de recursos al distribuir equitativamente el tráfico de red entre los servidores. Esto previene la sobrecarga en servidores individuales, promoviendo un uso equilibrado de recursos y mejorando el rendimiento general de la red.
