El balanceo de carga es un componente crítico de las arquitecturas modernas en la nube, asegurando que las aplicaciones se mantengan receptivas, escalables y confiables. A medida que las organizaciones migran cada vez más a entornos en la nube, entender las opciones de balanceo de carga proporcionadas por los principales proveedores de la nube como Amazon Web Services (AWS), Google Cloud Platform (GCP) y Microsoft Azure es esencial. Este artículo profundiza en los principios del balanceo de carga eficiente y ofrece una visión detallada de los servicios de balanceo de carga que ofrecen AWS, GCP y Azure.

¿Qué es el Balanceo de Carga?

Definición
El balanceo de carga se refiere a la distribución del tráfico de red a través de múltiples servidores para asegurar que ningún servidor se sobrecargue. Este proceso optimiza el uso de los recursos, maximiza el rendimiento, minimiza el tiempo de respuesta y asegura una alta disponibilidad.

Importancia del Balanceo de Carga

• Escalabilidad: Permite a las aplicaciones manejar un aumento en el tráfico distribuyendo la carga.
• Confiabilidad: Mejora la confiabilidad de las aplicaciones redirigiendo el tráfico en caso de fallos en los servidores.
• Rendimiento: Mejora la experiencia del usuario reduciendo la latencia y asegurando tiempos de respuesta rápidos.
• Mantenimiento: Facilita las actividades de mantenimiento al permitir que el tráfico sea redirigido lejos de los servidores que están recibiendo actualizaciones o reparaciones.

Técnicas de Balanceo de Carga

Round Robin
Round Robin distribuye las solicitudes de manera secuencial entre una lista de servidores. Este método es simple, pero no tiene en cuenta las cargas variables en cada servidor.

Menos Conexiones
Esta técnica dirige el tráfico al servidor con menos conexiones activas, lo que ayuda a optimizar el uso de los recursos en situaciones donde las solicitudes tienen tiempos de procesamiento variables.

IP Hash
El IP Hash utiliza la dirección IP del cliente para asignar solicitudes a los servidores, asegurando que un cliente determinado llegue siempre al mismo servidor. Esto es útil para la persistencia de sesiones.

Round Robin Ponderado
En este método, los servidores se asignan pesos en función de su capacidad. El tráfico se distribuye en consecuencia, permitiendo que los servidores más potentes manejen más solicitudes.

Balanceo de Carga en AWS

AWS Elastic Load Balancing (ELB)
AWS ofrece varios servicios de balanceo de carga bajo el paraguas de Elastic Load Balancing (ELB):

• Application Load Balancer (ALB)
• Network Load Balancer (NLB)
• Classic Load Balancer (CLB)

Application Load Balancer (ALB)
ALB opera en la Capa 7 (Capa de Aplicación) y es ideal para enrutar tráfico HTTP/HTTPS. Las características clave incluyen:

• Enrutamiento Avanzado: Admite el enrutamiento basado en host y en rutas, lo que permite dirigir el tráfico a servicios específicos.
• Soporte para WebSocket: Permite la comunicación en tiempo real mediante WebSocket.
• Verificación de Salud: Monitorea la salud de los objetivos registrados para asegurar que el tráfico solo se envíe a instancias saludables.
  Casos de Uso: Microservicios, aplicaciones contenerizadas y aplicaciones que requieren enrutamiento complejo.

Network Load Balancer (NLB)
NLB opera en la Capa 4 (Capa de Transporte) y está diseñado para manejar tráfico TCP y UDP. Es altamente eficiente para manejar millones de solicitudes por segundo mientras mantiene una latencia ultra baja.

Classic Load Balancer (CLB)
CLB es el servicio original de balanceo de carga en AWS, funcionando tanto en la Capa 4 como en la Capa 7. Aunque todavía está disponible, AWS recomienda el uso de ALB o NLB para nuevas aplicaciones debido a sus características avanzadas.

Balanceo de Carga en Google Cloud Platform (GCP)

Google Cloud Load Balancing
GCP ofrece una gama de opciones de balanceo de carga que pueden distribuir el tráfico a través de recursos globales.

HTTP(S) Load Balancing
Opera en la Capa 7 y está distribuido globalmente. Las características clave incluyen:

• Alcance Global: Enruta automáticamente las solicitudes de los usuarios a la instancia backend más cercana.
• Enrutamiento Basado en Contenido: Admite mapas de URL para dirigir el tráfico según los atributos de la solicitud.
• Descarga de SSL: Maneja la terminación SSL, mejorando el rendimiento de los servicios backend.

TCP/UDP Load Balancing
GCP ofrece balanceo de carga regional para tráfico TCP y UDP, permitiendo a los usuarios equilibrar el tráfico no HTTP.

Internal Load Balancing
Permite distribuir el tráfico entre los recursos dentro de una red privada virtual (VPC).

Balanceo de Carga en Microsoft Azure

Azure Load Balancer
Azure ofrece una solución robusta de balanceo de carga que se puede categorizar en:

• Azure Load Balancer
• Azure Application Gateway
• Azure Traffic Manager

Azure Application Gateway
Opera en la Capa 7 y tiene características adaptadas para aplicaciones web.

• Enrutamiento basado en URL
• Cortafuegos de Aplicaciones Web (WAF): Protege las aplicaciones contra vulnerabilidades comunes.

Mejores Prácticas para el Balanceo de Carga

• Monitorear el rendimiento: Monitorear continuamente el rendimiento de su balanceador de carga y servicios backend.
• Implementar verificaciones de salud: Configurar verificaciones de salud para identificar y redirigir el tráfico desde instancias no saludables.
• Optimizar la terminación SSL: Descargar la terminación SSL en el balanceador de carga para reducir la carga en los servidores backend.

Solución de Problemas de Balanceo de Carga

Instancias Backend No Responsivas

• Síntomas: Los usuarios experimentan retrasos o errores al acceder a las aplicaciones.
• Soluciones: Verificar la salud de las instancias backend y revisar los registros de la aplicación.

Distribución Desigual del Tráfico

• Síntomas: Algunas instancias están sobrecargadas mientras que otras no están aprovechadas.
• Soluciones: Revisar la configuración del balanceador de carga y asegurarse de que los algoritmos de enrutamiento estén correctamente configurados.

El balanceo de carga eficiente es un aspecto fundamental de la arquitectura en la nube, permitiendo que las aplicaciones escalen, rindan y se mantengan confiables. Entender las distintas ofertas de balanceo de carga de AWS, GCP y Azure permite a las organizaciones elegir las soluciones adecuadas para sus necesidades.