En el entorno digital acelerado de hoy, las aplicaciones deben funcionar de manera confiable bajo cargas variables, asegurando alta disponibilidad y una experiencia de usuario óptima. El balanceo de carga automatizado y el escalado son componentes clave de las arquitecturas modernas en la nube, especialmente en AWS. Este artículo explora cómo InformatixWeb puede implementar soluciones automatizadas de balanceo de carga y escalado en AWS para mejorar el rendimiento de las aplicaciones, mejorar la utilización de recursos y garantizar la rentabilidad.

Balanceo de Carga y Escalado

¿Qué es el Balanceo de Carga?
El balanceo de carga es el proceso de distribuir el tráfico de red entre varios servidores para asegurarse de que ningún servidor se vea sobrecargado con solicitudes. Al dirigir el tráfico de manera inteligente, los balanceadores de carga ayudan a mejorar el rendimiento de las aplicaciones, reducir la latencia y mejorar la experiencia del usuario. Los balanceadores de carga pueden operar en varias capas del modelo OSI, principalmente en la capa 4 (Transporte) y la capa 7 (Aplicación).

¿Qué es el Escalado Automático?
El escalado automático se refiere al ajuste automático del número de servidores activos en respuesta a cambios en la demanda. Este escalado dinámico asegura que su aplicación mantenga el rendimiento durante los picos de tráfico, mientras minimiza los costos durante los períodos de baja demanda. AWS Auto Scaling permite a los usuarios definir políticas de escalado y umbrales para gestionar eficazmente el escalado de las instancias EC2.

Importancia del Balanceo de Carga y el Escalado en Entornos en la Nube
En un entorno en la nube, las aplicaciones pueden experimentar fluctuaciones en las cargas debido a varios factores, como campañas de marketing, tendencias estacionales o aumentos repentinos de usuarios. Implementar balanceo de carga y escalado automatizados asegura:

• Alta Disponibilidad: Las aplicaciones siguen siendo accesibles incluso durante los picos de tráfico o fallos de servidor.
• Eficiencia de Costos: Los recursos se utilizan de manera óptima, reduciendo gastos innecesarios.
• Mejora del Rendimiento: Los usuarios experimentan una latencia mínima y tiempos de respuesta más rápidos.

Soluciones de Balanceo de Carga en AWS

Descripción General de AWS Elastic Load Balancing (ELB)
AWS Elastic Load Balancing (ELB) es un servicio totalmente gestionado que distribuye automáticamente el tráfico entrante de la aplicación entre varios destinos, como instancias EC2, contenedores y direcciones IP. ELB aumenta la tolerancia a fallos de sus aplicaciones y ayuda a lograr niveles más altos de disponibilidad.

Tipos de Balanceadores de Carga en AWS
AWS ofrece varios tipos de balanceadores de carga, cada uno diseñado para diferentes casos de uso:

• Application Load Balancer (ALB)
  El Application Load Balancer opera en la capa de aplicación (Capa 7) y es ideal para tráfico HTTP/HTTPS. Ofrece características avanzadas de enrutamiento, como enrutamiento basado en rutas y en el host, lo que le permite dirigir el tráfico a servicios específicos según las características de la solicitud. Los ALB también admiten los protocolos WebSocket y HTTP/2.

• Network Load Balancer (NLB)
  El Network Load Balancer opera en la capa de transporte (Capa 4) y está diseñado para aplicaciones de alto rendimiento que requieren latencia ultrabaja. NLB puede manejar millones de solicitudes por segundo mientras mantiene bajas latencias y es adecuado para tráfico TCP y UDP.

• Classic Load Balancer (CLB)
  El Classic Load Balancer proporciona funciones básicas de balanceo de carga y opera tanto en la Capa 4 como en la Capa 7. Sin embargo, está siendo descontinuado a favor de ALB y NLB debido a sus capacidades más avanzadas.

Elegir el Balanceador de Carga Adecuado para su Aplicación
Seleccionar el balanceador de carga adecuado depende de los requisitos de su aplicación:

• Use ALB para aplicaciones web que necesiten enrutamiento avanzado y capacidades de la Capa 7.
• Use NLB para aplicaciones que requieren alto rendimiento, baja latencia y soporte TCP/UDP.
• Use CLB si tiene aplicaciones heredadas que necesiten características básicas de balanceo de carga.

Implementación del Balanceo de Carga en AWS

Configuración de un Application Load Balancer
Para configurar un Application Load Balancer, siga estos pasos:

1. Abra la consola de Amazon EC2 y navegue a la sección de Balanceadores de Carga.
2. Haga clic en Crear Balanceador de Carga y seleccione Application Load Balancer.
3. Configure los ajustes básicos:
   • Asigne un nombre a su balanceador de carga.
   • Elija el esquema adecuado (frente a Internet o interno).
   • Elija la VPC y las zonas de disponibilidad.
4. Configure los oyentes: especifique el protocolo (HTTP/HTTPS) y el puerto.
5. Configure los grupos de seguridad: establezca las reglas de entrada para permitir el tráfico en los puertos especificados.

Configuración de Oyentes y Grupos de Destino
Después de crear el balanceador de carga:

1. Cree grupos de destino: un grupo de destino es un agrupamiento lógico de instancias, contenedores o direcciones IP.
2. Especifique el protocolo y el puerto para el grupo de destino.
3. Elija la configuración de la verificación de estado para asegurarse de que el tráfico se enrute solo a los destinos saludables.
4. Registre los destinos: agregue las instancias EC2 o recursos al grupo de destino.
5. Configure las reglas de enrutamiento: para enrutamiento avanzado, especifique reglas basadas en la ruta o el host para dirigir el tráfico adecuadamente.

Integración con Instancias EC2 de Amazon
Asegúrese de que sus instancias EC2 estén configuradas correctamente para manejar el tráfico entrante del balanceador de carga. Esto implica:

• Ajustar las reglas del grupo de seguridad para permitir el tráfico desde el grupo de seguridad del balanceador de carga.
• Asegurarse de que la aplicación esté en ejecución y responda a las solicitudes.

Descripción General de AWS Auto Scaling

Entendiendo los Grupos de Escalado Automático (ASG)
Un Auto Scaling Group (ASG) es una colección de instancias EC2 gestionadas juntas para fines de escalado. Un ASG le permite definir la capacidad mínima, máxima y deseada para la infraestructura de su aplicación. AWS Auto Scaling ajusta el número de instancias en el ASG según la demanda.

Beneficios de Usar Auto Scaling

• Elasticidad: Ajusta automáticamente los recursos según los patrones de tráfico.
• Ahorro de Costos: Reduce los costos al eliminar instancias durante períodos de baja demanda.
• Tolerancia a Fallos: Reemplaza automáticamente las instancias no saludables para mantener el rendimiento.

Conceptos Clave de AWS Auto Scaling

• Políticas de Escalado: Definen cómo y cuándo escalar hacia adentro o hacia afuera según métricas como la utilización de CPU o el recuento de solicitudes.
• Verificaciones de Estado: Determinan el estado de salud de las instancias para mantener la disponibilidad de la aplicación.

Configuración de Auto Scaling en AWS

Crear un Grupo de Escalado Automático
Para crear un Auto Scaling Group:

1. Abra la consola de Amazon EC2 y navegue a la sección de Grupos de Escalado Automático.
2. Haga clic en Crear Grupo de Escalado Automático.
3. Defina la configuración del ASG:
   • Elija una configuración de lanzamiento existente o cree una nueva que especifique el tipo de instancia, la AMI y otros parámetros.
   • Establezca la capacidad mínima, máxima y deseada para su ASG.
   • Seleccione la VPC y las subredes.

Configurar Políticas de Escalado
Una vez creado el ASG, configure las políticas de escalado:

1. Cree políticas de escalado para definir cuándo agregar o eliminar instancias según métricas específicas.
2. Elija entre políticas de escalado con seguimiento de objetivos, políticas de escalado por pasos o políticas de escalado programado según sus necesidades.

Monitoreo de las Actividades de Auto Scaling
Utilice Amazon CloudWatch para monitorear el rendimiento de sus Grupos de Escalado Automático. Configure alarmas para notificarle sobre actividades de escalado, fallos en las verificaciones de estado y métricas de rendimiento.

Combinando Balanceo de Carga y Auto Scaling

Mejores Prácticas para Usar Balanceo de Carga y Auto Scaling Juntos

• Use un Balanceador de Carga con Auto Scaling: Integre su balanceador de carga con Auto Scaling para asegurarse de que el tráfico se distribuya uniformemente entre las instancias saludables.
• Implemente Verificaciones de Estado: Configure verificaciones de estado tanto para su balanceador de carga como para su Auto Scaling Group para garantizar que el tráfico se enrute solo a las instancias saludables.
• Optimice las Políticas de Escalado: Revise y ajuste regularmente las políticas de escalado según el rendimiento de la aplicación y los patrones de tráfico.

Caso de Estudio: Escalado de una Aplicación Web en AWS
Considere una aplicación web que experimenta patrones de tráfico variables. Al implementar un Application Load Balancer frente a un Auto Scaling Group, la arquitectura puede ajustarse dinámicamente al tráfico entrante:

1. Durante las horas pico, el Auto Scaling Group aumenta automáticamente el número de instancias EC2 para manejar la carga.
2. El Application Load Balancer enruta el tráfico a las instancias disponibles, asegurando latencia mínima y una experiencia de usuario óptima.
3. Durante las horas de menor tráfico, el Auto Scaling Group reduce el número de instancias, ahorrando costos sin sacrificar el rendimiento.