Load balancer: el ba­la­n­cea­dor de carga

Gracias al load balancing, los accesos a los se­r­vi­do­res pueden di­s­tri­bui­r­se uni­fo­r­me­me­n­te mediante una instancia técnica in­te­r­me­dia, el load balancer o ba­la­n­cea­dor de carga. De este modo, se garantiza una velocidad de acceso estable, lo que resulta fu­n­da­me­n­tal para la captación de leads y clientes.

¿Qué es el load balancing?

El load balancing o balanceo de carga es un método am­plia­me­n­te utilizado en la te­c­no­lo­gía de se­r­vi­do­res. Consiste en di­s­tri­buir las consultas de los usuarios entre varios se­r­vi­do­res de forma tra­n­s­pa­re­n­te. Para ello, se emplea un load balancer, que puede im­ple­me­n­tar­se tanto en hardware como en software. Esta te­c­no­lo­gía permite asignar varios se­r­vi­do­res a un mismo dominio sin generar co­n­fli­c­tos de di­re­c­cio­nes, ya que todos operan bajo una única URL pública.

Los se­r­vi­do­res se­cu­n­da­rios se ide­n­ti­fi­can con nombres como www1, www2, www3, etc. Así, el balanceo de carga permite que una página web esté di­s­po­ni­ble bajo una misma URL, aunque en realidad funcione con varios se­r­vi­do­res en segundo plano. Esto evita que se so­bre­ca­r­gue un único servidor, ya que las so­li­ci­tu­des externas se di­s­tri­bu­yen entre distintos equipos físicos dentro del clúster. Los usuarios, por lo general, no notan este proceso, ya que la asi­g­na­ción de so­li­ci­tu­des se realiza mediante complejos al­go­ri­t­mos en segundo plano.

El load balancing no solo se aplica a se­r­vi­do­res web, sino también a sistemas con múltiples pro­ce­sa­do­res. En estos casos, el load balancer di­s­tri­bu­ye las so­li­ci­tu­des uni­fo­r­me­me­n­te entre los distintos pro­ce­sa­do­res, lo que permite generar una mayor capacidad de cálculo.

También en el uso de software de co­n­te­ne­do­res como Ku­be­r­ne­tes, los load balancers de­sem­pe­ñan un papel clave. Se encargan de di­s­tri­buir de manera eficiente las cargas de trabajo entre los distintos pods.

¿Cómo funciona el load balancing?

Las consultas a un servidor web, como los accesos a una página, llegan primero al load balancer. Este se encarga de la di­s­tri­bu­ción de la carga al redirigir el tráfico a di­fe­re­n­tes se­r­vi­do­res. El load balancer puede im­ple­me­n­tar­se tanto en hardware como en software, pero el principio de fu­n­cio­na­mie­n­to es el mismo: cuando recibe una solicitud, según el método empleado, el di­s­po­si­ti­vo o el software la redirige al servidor más adecuado.

La base técnica de este proceso es el sistema DNS (Domain Name System). Los usuarios acceden a una web in­tro­du­cie­n­do una URL, que luego se convierte mediante el DNS en una dirección IP. Esta IP apunta al load balancer, que gestiona la di­s­tri­bu­ción del tráfico. En el mejor de los casos, este proceso es co­m­ple­ta­me­n­te im­pe­r­ce­p­ti­ble para el usuario.

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¿Qué ventajas ofrece un load balancer bien co­n­fi­gu­ra­do?

Las tres pri­n­ci­pa­les ventajas de un ba­la­n­cea­dor de carga eficiente son:

• Tiempos de acceso op­ti­mi­za­dos: al di­s­tri­buir el tráfico entre varios se­r­vi­do­res, se reducen los tiempos de respuesta, incluso cuando hay muchas so­li­ci­tu­des si­mu­l­tá­neas.
• Mayor to­le­ra­n­cia a fallos: un load balancer mejora la es­ta­bi­li­dad del sistema al redirigir au­to­má­ti­ca­me­n­te el tráfico de un servidor so­bre­ca­r­ga­do o lento hacia otros se­r­vi­do­res del clúster. Si un servidor deja de estar di­s­po­ni­ble, la web alojada seguirá fu­n­cio­na­n­do.
• Ma­n­te­ni­mie­n­to del sistema si­m­pli­fi­ca­do: el balanceo de carga facilita la ad­mi­ni­s­tra­ción del servidor, ya que permite realizar co­n­fi­gu­ra­cio­nes y ac­tua­li­za­cio­nes sin in­te­rru­m­pir el fu­n­cio­na­mie­n­to. El load balancer detecta cuándo un servidor está en ma­n­te­ni­mie­n­to y redirige las so­li­ci­tu­des de manera au­to­má­ti­ca.

¿Qué métodos de load balancing existen?

La di­s­tri­bu­ción de las pe­ti­cio­nes entrantes depende del algoritmo utilizado. Los al­go­ri­t­mos más populares para el load balancing son: Round Robin, Weighted Round Robin, Least Co­n­ne­c­tio­ns y Weighted Least Co­n­ne­c­tio­ns.

Round Robin

El método Round Robin es un sistema de di­s­tri­bu­ción en el que el load balancer gestiona las so­li­ci­tu­des entrantes en una cola y las reparte de manera se­cue­n­cial entre los se­r­vi­do­res co­ne­c­ta­dos en serie. Cada nueva solicitud se asigna al siguiente servidor de la lista, lo que permite di­s­tri­buir la carga de manera equi­ta­ti­va dentro del clúster de load balancing. En el Round Robin, todas las so­li­ci­tu­des se tratan por igual, sin co­n­si­de­rar la urgencia de la petición o la carga actual de cada servidor. Por ello, este método es más adecuado para entornos en los que todos los se­r­vi­do­res cuentan con recursos similares.

Weighted Round Robin

Las li­mi­ta­cio­nes del algoritmo Round Robin en clústeres de se­r­vi­do­res he­te­ro­gé­neos pueden re­so­l­ve­r­se mediante el método Weighted Round Robin. En este caso, las pe­ti­cio­nes entrantes se di­s­tri­bu­yen según una po­n­de­ra­ción estática de cada servidor, que debe ser definida pre­via­me­n­te por el ad­mi­ni­s­tra­dor del sistema.

Por ejemplo, se puede asignar un valor de “100” a un servidor con mayor capacidad y un valor de “50” a se­r­vi­do­res menos potentes. En este escenario, el load balancer asignará dos so­li­ci­tu­des al servidor con peso 100 por cada una que reciba el servidor con peso 50. El método Weighted Round Robin es es­pe­cia­l­me­n­te útil en entornos donde los se­r­vi­do­res del clúster tienen ca­pa­ci­da­des de hardware di­fe­re­n­tes.

Least Co­n­ne­c­tio­ns

Los al­go­ri­t­mos Round Robin no tienen en cuenta cuántas co­ne­xio­nes activas mantiene cada servidor en un período de tiempo de­te­r­mi­na­do. Esto puede hacer que un servidor acumule muchas co­ne­xio­nes y se so­bre­ca­r­gue, incluso si en total ha recibido menos pe­ti­cio­nes que otros. Para evitar este problema, el método Least Co­n­ne­c­tio­ns di­s­tri­bu­ye las so­li­ci­tu­des según el número de co­ne­xio­nes activas en cada servidor. El load balancer asigna la nueva solicitud al servidor que tenga la menor cantidad de co­ne­xio­nes en ese momento. Este método de load balancing es ideal para clústeres de se­r­vi­do­res ho­mo­gé­neos, donde todos los equipos cuentan con recursos similares.

Weighted Least Co­n­ne­c­tio­ns

Si un clúster de se­r­vi­do­res tiene ca­pa­ci­da­des des­igua­les, en lugar del método Least Co­n­ne­c­tio­ns, es re­co­me­n­da­ble utilizar un sistema de balanceo de carga basado en la di­s­tri­bu­ción ponderada según las co­ne­xio­nes activas. Este método considera tanto el número de co­ne­xio­nes activas de cada servidor como el peso asignado por el ad­mi­ni­s­tra­dor de forma previa. De este modo, se logra una di­s­tri­bu­ción equi­li­bra­da de la carga dentro del clúster. El load balancer asigna au­to­má­ti­ca­me­n­te las nuevas so­li­ci­tu­des a los se­r­vi­do­res con la menor relación entre el número de co­ne­xio­nes activas y su peso, ga­ra­n­ti­za­n­do así un uso eficiente de los recursos.

¿Qué problemas pueden surgir con el load balancing?

El comercio ele­c­tró­ni­co suele en­fre­n­tar­se a problemas es­pe­cí­fi­cos con el load balancing. Un ejemplo común es la gestión del carrito de compras. Cuando los usuarios añaden productos, estos se almacenan te­m­po­ra­l­me­n­te durante la sesión, sin importar qué página visiten dentro del ma­r­ke­t­pla­ce. Sin embargo, un load balancer estándar di­s­tri­bui­ría las consultas entre distintos se­r­vi­do­res, lo que podría hacer que el contenido del carrito se pierda al cambiar de servidor.

Para so­lu­cio­nar este problema, se pueden emplear dos enfoques. Por un lado, el load balancer puede basarse en la dirección IP del usuario, ase­gu­ra­n­do que todas las so­li­ci­tu­des pro­ve­nie­n­tes de la misma IP se dirijan siempre al mismo servidor. Por otro lado, es posible extraer un Session ID de cada consulta, lo que permite al load balancer ide­n­ti­fi­car a qué servidor debe enviarla, ga­ra­n­ti­za­n­do así la co­he­re­n­cia de los datos.

¿Por qué es im­po­r­ta­n­te el load balancing?

Si tu negocio depende de Internet, un fallo en el servidor puede tener graves co­n­se­cue­n­cias. Si solo utilizas un servidor y este colapsa por so­bre­ca­r­ga, tu web dejará de estar di­s­po­ni­ble para clientes po­te­n­cia­les. Esto genera varios problemas: por un lado, durante la so­bre­ca­r­ga, no podrás generar ingresos, ya que los servicios no podrán re­se­r­var­se ni se podrán completar las compras. Por otro lado, se reduce la confianza de los clientes, es­pe­cia­l­me­n­te si el fallo ocurre durante un proceso de compra. En estos casos, los usuarios dudarán de si su pedido se ha re­gi­s­tra­do co­rre­c­ta­me­n­te en el sistema.

Incluso si tu negocio no ofrece servicios online, tu página web debe estar siempre accesible, ya que es una de las pri­n­ci­pa­les vías para obtener in­fo­r­ma­ción sobre tu empresa. Si los clientes po­te­n­cia­les buscan detalles sobre tu negocio y no pueden acceder a tu web, es probable que recurran a la co­m­pe­te­n­cia. Un load balancer ayuda a minimizar estos riesgos y garantiza la di­s­po­ni­bi­li­dad de tu página web.

Im­ple­me­n­ta­ción del load balancing en empresas

El load balancing puede im­ple­me­n­tar­se tanto mediante so­lu­cio­nes de hardware como de software en un servidor virtual. Existen paquetes pro­fe­sio­na­les que muchos pro­vee­do­res ofrecen como In­fra­s­tru­c­tu­re-as-a-Service (IaaS) o como parte de la in­frae­s­tru­c­tu­ra de red de una empresa.

Dado que la ad­qui­si­ción de load balancers co­me­r­cia­les suele implicar costes elevados, muchas pequeñas empresas optan por so­lu­cio­nes de código abierto como NGINX. Esta al­te­r­na­ti­va permite di­s­tri­buir la carga efi­cie­n­te­me­n­te dentro de la red de se­r­vi­do­res, ga­ra­n­ti­za­n­do así la alta di­s­po­ni­bi­li­dad de páginas web co­r­po­ra­ti­vas y otros proyectos online. En el sector del web hosting, el load balancing también suele ofrecerse como una función adicional para se­r­vi­do­res en la nube.