Métodos para Equilibrar a Carga em Hospedagem de VPS Gerenciada

Um provedor de serviços de hospedagem VPS gerenciada deve ser flexível o suficiente para atender às necessidades individuais de cada cliente. Independentemente se é uma grande empresa online multinacional gerando receitas massivas a cada segundo ou um blogueiro iniciante com um projeto de hobby, ambos deveriam ter acesso a um serviço rápido e confiável.

Em uma grande empresa global, um único servidor virtual privado não é suficiente. Empresas com alto tráfego e aplicativos essenciais geralmente utilizam clusters de servidores virtuais que colaboram para garantir alta disponibilidade e velocidades de carregamento rápidas.

Essa tarefa não seria realizável sem o balanceador de carga, que é o elemento encarregado de direcionar solicitações para instâncias virtuais específicas. É essencial que seja desenvolvido com redundância, segurança e desempenho em consideração, além de ser configurado para distribuir os dados de maneira eficaz, independentemente da carga.

Hoje, vamos abordar algumas das táticas para alcançar esse objetivo.

Breve explicação sobre a Distribuição Equilibrada de Tarefas em Hospedagem VPS Gerenciada.

Todos conhecemos a versatilidade e a capacidade de expansão simples de um servidor virtual privado. É possível aumentar os recursos com apenas um clique, e se estiver hospedado em uma infraestrutura de nuvem adequada, as possibilidades de atualização são praticamente ilimitadas. Apesar de todas essas vantagens, é importante ressaltar que uma configuração única de VPS nem sempre é a mais adequada para todos os projetos.

Mais precisamente, ele falha em duas áreas que podem ser essenciais em certas situações.

Garantir que um sistema esteja sempre disponível.

O termo é utilizado na indústria para descrever serviços que possuem um tempo de atividade superior a 99,999%. Um servidor virtual comum não consegue assegurar essas estatísticas.

O dilema está no fato de que se um servidor privado virtual falhar, todos os serviços nele hospedados ficarão inativos. Embora a infraestrutura de computação em nuvem atual permita uma rápida recuperação do servidor, esse processo leva alguns minutos, o que pode não ser o ideal para operações essenciais, como o controle de tráfego ou serviços bancários móveis.

Desempenho global impressionante.

Quanto mais o seu site se torna popular, mais desafiador é manter um desempenho excelente constantemente. O aumento no tráfego pode sobrecarregar o servidor, levando a possíveis problemas de lentidão, e se não houver servidores alternativos disponíveis, a queda no desempenho pode ser notável.

Além disso, caso tenha visitantes de diferentes partes do mundo, alguns deles podem enfrentar a espera necessária para que os dados percorram longas distâncias do servidor virtual até suas telas.

Um grupo de servidores VPS em nuvem gerenciada é uma das poucas alternativas que soluciona essas deficiências. São implantadas e conectadas duas ou mais máquinas virtuais em uma rede, cada uma contendo os dados do seu projeto e podendo atender às solicitações recebidas.

Além dos recursos físicos disponibilizados pelos diferentes servidores, você garante redundância, ou seja, se uma das instâncias apresentar falhas, outras estão prontas para assumir a carga e manter seu projeto funcionando na internet. A possibilidade de distribuir seus servidores em diversas localidades ao redor do mundo também lhe permite reduzir a latência.

Existem dois métodos principais para criar um cluster VPS.

• Uma configuração Active-Standby consiste em um nó principal que processa todas as solicitações, enquanto os demais ficam em espera. Caso ocorra uma falha no servidor principal, ele se desconecta e um dos nós de backup assume sua função. Se houver algum problema com o segundo nó, um terceiro é ativado, e assim por diante.
• Uma topologia ativa implica que todos os nós no cluster processam solicitações simultaneamente.

Em ambas as situações, existe um mecanismo de distribuição de carga entre a internet e a rede de servidores virtuais. Sua função é encaminhar cada requisição para o servidor mais adequado no conjunto de servidores.

Se optar por uma configuração Active-Standby, o balanceador de carga encaminha as solicitações para o servidor principal, recorrendo aos demais nós somente em caso de falha deste. Esse processo, conhecido como failover, visa assegurar a disponibilidade do site mesmo diante de problemas de hardware.

Em um ambiente de cluster Active-Active, um balanceador de carga seleciona um nó para processar cada solicitação de entrada, utilizando diferentes algoritmos. Múltiplos servidores operam ao mesmo tempo para distribuir o tráfego de forma equilibrada, assegurando um desempenho excelente. Caso um dos nós fique inativo, o tráfego é redirecionado automaticamente para os demais servidores, sem que os usuários percebam erros.

Você tem a opção de instalar suas soluções VPS em diferentes regiões globais e ajustar o balanceador de carga para encaminhar cada solicitação para o servidor mais próximo do cliente. Isso assegura que a velocidade de carregamento seja uniforme para todos, não importando onde estejam localizados.

No entanto, essa explicação é bastante simplificada sobre a função de um balanceador de carga. Vamos explorar mais a fundo os detalhes.

Variedades de Dispositivos para Distribuir la Carga de Trabajo de Forma Equitativa

O balanceador de carga é essencial para assegurar que seu cluster VPS gerenciado tenha um desempenho e disponibilidade de alta qualidade. No entanto, é fundamental garantir a seleção e configuração adequadas da solução para garantir o funcionamento correto do sistema.

Existem dois principais tipos de dispositivos para distribuição de carga.

• Um balanceador de carga de hardware é um equipamento físico que se conecta à sua rede, possuindo um sistema operacional e software próprios desenvolvidos para direcionar o tráfego conforme um algoritmo específico.
• Um software balanceador de carga (também conhecido como balanceador de carga virtual) é um programa que normalmente opera em uma máquina virtual e encaminha solicitações para os vários nós de um cluster. Diferentemente de um balanceador de carga físico, não é necessário um dispositivo independente ou um sistema operacional específico.

Vantagens e Desvantagens

O balanceador de carga virtual supera em diversos aspectos-chave.

Inicialmente, é importante considerar o custo. Os balanceadores de carga de hardware são caros e geralmente não são instalados nos data centers. Além disso, é recomendável que um balanceador de hardware seja colocado no mesmo local que o cluster VPS gerenciado. Caso haja nós em diferentes data centers, é necessário ter um balanceador de carga em cada um deles, juntamente com uma caixa central que redireciona o tráfego para os diversos locais.

Além disso, a razão principal para optar por um cluster VPS gerenciado em vez de um servidor único é evitar ter um único ponto de falha. Se houver apenas um balanceador de carga de hardware para lidar com todas as solicitações, a saúde de toda a rede depende dele.

Um cluster VPS eficiente requer no mínimo dois balanceadores de carga em cada local, operando em modo de redundância ativo-passivo, a fim de garantir a estabilidade do sistema. Isso significa que os gastos podem aumentar consideravelmente ao optar por um balanceador de carga físico.

Em comparação, é viável instalar um balanceador de carga virtual em um ambiente VPS. Gerenciar diversos balanceadores de carga de software simultaneamente torna-se mais fácil e econômico, principalmente em cenários com cluster multi-regional. Além disso, a escalabilidade vertical e horizontal é mais simples com esses balanceadores virtuais.

Os dispositivos de equilíbrio de carga podem ser classificados com base na sua posição no modelo OSI, que foi criado na década de 1980 para representar a comunicação entre os membros de uma rede de computadores.

Segundo OSI, são identificadas sete camadas.

1. Descrição: nível físico
2. Camada de enlace de dados.
3. Definição da camada de rede.
4. Expressão: estrato de comunicação de rede
5. Sessão de camada
6. Explicação: estrato de exibição
7. Descrição: camada de aplicação refere-se à parte de um sistema de rede que lida com a comunicação entre aplicativos e usuários.

Os dispositivos que distribuem carga podem ser categorizados como balanceadores de carga de Layer 4 ou Layer 7. Aqui está a informação que você precisa ter em mente:

• Distribuição equilibrada de carga na camada 4.

Um balanceador de carga de camada 4 está localizado no nível de transporte. Ao receber uma solicitação, ele só tem acesso ao endereço IP do remetente e à porta de rede, sem conseguir descriptografar os dados criptografados na solicitação. Dessa forma, o balanceador utiliza o algoritmo configurado para redirecionar a solicitação para um dos nós do cluster, sem ter mais detalhes disponíveis.

• Equilíbrio de carga na camada 7.

A camada 7 é conhecida como a camada de aplicação, onde um balanceador de carga tem a capacidade de decodificar os dados na solicitação. Com base nessa análise, ele pode decidir redirecionar o tráfego para um servidor em particular. Em teoria, um balanceador de carga na camada 7 pode até mesmo alterar o cabeçalho e os dados.

Vantagens e Desvantagens

O processo de distribuição de carga na camada 4 é eficiente e ágil. O redirecionamento é realizado de forma direta e rápida, sem a necessidade de análise ou comparação de dados, resultando em economia de tempo e recursos.

O balanceamento de carga na camada de transporte é influenciado por uma conexão TCP única entre a fonte e o destino, o que resulta em uma redução da carga no balanceador. Além disso, como nenhum dado é decifrado nesse estágio, o balanceador não se torna um alvo para hackers.

A decodificação de informações no nível de aplicação torna os balanceadores de carga da camada 7 um ponto de entrada potencial, porém, os ataques em clusters bem configurados são incomuns e complexos de executar. Além disso, o balanceador pode considerar a natureza dos dados ao redirecionar para um nó específico, oferecendo assim uma configuração mais flexível e mais opções para direcionar o tráfego adequado para o servidor web correto. Com o balanceamento de carga na camada 7, é possível também implementar cache, proporcionando uma oportunidade adicional para otimizar o desempenho do seu site ou aplicativo.

Uma desvantagem é que a configuração do balanceamento de carga na camada 7 é mais complexa, pois envolve várias conexões TCP. Isso pode resultar em uma capacidade de balanceamento atingida mais rapidamente.

As discrepâncias na forma como os balanceadores de carga da camada 4 e da camada 7 lidam com as solicitações implicam que não possuem suporte para a mesma variedade de algoritmos de balanceamento de carga.

Balanceamento de carga é um processo que distribui de forma equilibrada o trabalho entre os diferentes recursos de um sistema, como servidores, para melhorar a eficiência e a performance do sistema como um todo.

Um algoritmo de balanceamento de carga consiste em um conjunto de diretrizes que um balanceador de carga segue ao redirecionar o tráfego para determinados nós. A implementação varia de cluster para cluster e os algoritmos são frequentemente adaptados de acordo com as necessidades do cliente. Apesar disso, é possível categorizá-los com base nos princípios que seguem. Abaixo estão os tipos de algoritmos mais frequentes.

Distribuição equitativa de carga em robôs circulares.

O balanceador de carga organiza os servidores em uma fila e encaminha cada solicitação seguinte para o próximo servidor na fila. Após chegar ao último servidor, o balanceador retorna ao início da fila.

Por exemplo, considere que você possui dez servidores e 11 visitantes do site que chegam sequencialmente, cada um enviando um pedido. O visitante 1 será direcionado para o servidor 1, o visitante 2 para o servidor 2, e assim por diante, até que o último visitante seja redirecionado de volta para o servidor 1 pelo balanceador de carga.

Uma estratégia básica que é eficaz, especialmente em um conjunto de servidores com hardware igual. O método assegura que a carga seja distribuída de maneira equilibrada entre os nós, mantendo um desempenho consistente para todos.

Braçadeira circular com peso.

O roubo redondo ponderado é uma versão adaptada do algoritmo de roubo redondo, especialmente útil em clusters onde os nós não possuem a mesma capacidade de processamento. Por exemplo, em um cenário com quatro servidores com 2 núcleos de CPU e 2GB de RAM, e um servidor com 4 núcleos e 4GB de memória.

O algoritmo de round-robin ponderado assegura que os processos nos nós mais potentes sejam solicitados duas vezes mais do que os demais. Isso visa manter a carga equilibrada em todos os servidores, ao mesmo tempo em que otimiza o uso do hardware das máquinas mais robustas.

Estabelecimento de uma conexão, no mínimo.

Além de direcionar o tráfego, o balanceador de carga também monitora o nível de atividade de seus servidores em tempo real. Ele é capaz de identificar quantas conexões cada servidor está processando, o que permite a um algoritmo redirecionar as solicitações para o servidor menos ocupado. Essa distribuição equitativa da carga ajuda a melhorar a velocidade de carregamento das páginas, atendendo às expectativas dos usuários.

Conexão maior menor

Suponha que você tenha cinco servidores web e trinta conexões de entrada. Com o algoritmo de balanceamento de carga menos utilizado, cada servidor receberá seis conexões redirecionadas.

Se os nós forem iguais, haverá uma distribuição uniforme da carga e um desempenho consistente. No entanto, alguns servidores VPS gerenciados no seu grupo podem ser mais potentes do que outros.

Se não considerar isso, corre-se o risco de sobrecarregar alguns servidores enquanto outros não são totalmente utilizados. Com um algoritmo de conexão menos pesado, é possível ajustar o balanceador de carga para direcionar mais tráfego para os servidores mais potentes e manter os menos potentes em bom funcionamento.

Paráfrase: Redução do tempo de resposta e do tempo de resposta ponderado.

O algoritmo para determinar o tempo de resposta mais curto é uma versão aprimorada do método que prioriza menor número de conexões. Ao redirecionar uma nova solicitação, se o balanceador de carga identificar dois ou mais nós com igual quantidade de conexões ativas, ele irá analisar também seus tempos médios de resposta. Um tempo de resposta rápido indica que o servidor pode não estar sobrecarregado, e, assim, a solicitação é direcionada para ele.

A menor diferença de tempo de resposta ponderada também considera a configuração de hardware de servidores específicos.

Com base nos recursos disponíveis.

O balanceamento de carga com base em recursos redireciona cada solicitação para o nó do cluster com a menor carga, utilizando um agente de software que monitora os recursos do servidor e ajusta continuamente para otimizar o desempenho.

Criptografia de IP ou criptografia de URL.

Um balanceador de carga hash IP utiliza o endereço IP de origem de uma solicitação, passando-o por uma função criptográfica para gerar uma chave hash exclusiva, que é então usada para direcionar a solicitação para um dos servidores no cluster. Ao receber pedidos do mesmo IP, o balanceador de carga calcula a mesma chave hash e encaminha o cliente para o mesmo servidor. Essa abordagem é recomendada se houver a necessidade de garantir que endereços IP específicos sejam servidos por servidores específicos.

O algoritmo hash de URL é uma versão modificada do hash de IP, no qual o balanceador de carga utiliza a URL requisitada em vez do endereço IP de origem. Esse método assegura que diferentes servidores forneçam conteúdos variados.

Os algoritmos mencionados podem ser categorizados em duas classes. Os métodos com menor dependência de recursos e menor tempo de resposta são empregados no que é chamado de balanceamento dinâmico de carga. Neste caso, o balanceador de carga considera a situação atual dos servidores antes de determinar qual nó é mais apropriado para lidar com a solicitação em espera.

O roubo circular e os algoritmos de hash IP/URL são utilizados para distribuir o tráfego de forma equilibrada, redirecionando-o com base em regras fixas, sem considerar a situação atual do cluster.

Os algoritmos dinâmicos e estáticos possuem vantagens e desvantagens, e a escolha do método a ser utilizado depende dos requisitos do projeto e da infraestrutura existente. Por exemplo, se houver um cluster de multi-região e a intenção for direcionar o tráfego com base na localização do visitante, é recomendado configurar o balanceador de carga para utilizar um algoritmo de hash IP. Por outro lado, se todos os nós do cluster estiverem localizados no mesmo data center e o objetivo for otimizar o hardware disponível e obter o máximo desempenho, um algoritmo dinâmico é a melhor opção.

Selecionar um algoritmo não é simplesmente uma questão de marcar uma lista de tarefas. Além de ser parte essencial de todo o servidor, o balanceador de carga pode fornecer valiosos dados analíticos.

Você pode observar o funcionamento da infraestrutura em determinadas situações e realizar ajustes no algoritmo que preferir. As tecnologias atuais de balanceamento de carga podem até automatizar parte desse processo e detectar potenciais pontos de estrangulamento antes que ocorram problemas.

Existem outras maneiras pelas quais o balanceador de carga pode ser útil.

Distribuição de carga e proteção.

O balanceador de carga é encarregado de receber e encaminhar todas as solicitações direcionadas ao cluster do servidor. Ele gerencia um grande volume de tráfego e enfrenta diversas situações. Ao registrar e revisar adequadamente esses eventos, é possível obter uma quantidade significativa de dados valiosos que podem aprimorar o desempenho do cluster e reforçar sua segurança.

Por exemplo, é possível empregar ferramentas e serviços que de forma automática analisam os endereços IP, cabeçalhos e cargas de entrada para detectar possíveis anomalias ou abusadores. Essa prática possibilita adotar medidas preventivas para proteger os dados. Importante lembrar de garantir a segurança dos registros em si, já que podem conter informações confidenciais.

Uma vantagem extra de uma solução eficaz de distribuição de carga é a defesa contra ataques DDoS (Negação de Serviço Distribuída).

Fora da caixa, um grupo de servidores virtuais (cluster VPS) é mais resiliente a ataques DDoS do que um único servidor – você tem várias máquinas capazes de lidar com um volume de tráfego muito maior do que um servidor virtual isolado. Mesmo em situações de campanhas de grande escala, uma rede de servidores virtuais (VPSs) pode ser sobrecarregada. No entanto, com um sistema de balanceamento de carga adequadamente configurado, o ataque DDoS não conseguirá impactar sua infraestrutura.

Os atuais balanceadores de carga podem ser programados para detectar e encaminhar automaticamente o tráfego malicioso de um ataque DDoS para provedores de nuvem pública, como Google e Amazon, que têm a capacidade de lidar com esse tipo de tráfego e de analisar a origem do ataque para prevenir futuras atividades prejudiciais.

Durante esse tempo, o seu cluster VPS gerenciado continua funcionando normalmente e está totalmente protegido contra a ameaça de ataques DDoS.

Gestão de Clusters VPS oferecido pela ScalaHosting.

A ScalaHosting tem se dedicado à hospedagem VPS gerenciada como um dos principais serviços em seu portfólio há mais de dez anos. Durante esse tempo, consolidamos nossa posição como líderes na oferta de servidores privados virtuais em nuvem, conquistando a confiança de proprietários de projetos renomados.

No entanto, certos aplicativos e sites dos nossos clientes demandam mais do que um único VPS. Eles necessitam de um serviço altamente disponível, com velocidade superior e um sistema de failover confiável para garantir que a operação não seja interrompida por falhas de hardware.

Nossas soluções de cluster VPS gerenciadas oferecem exatamente isso. Websites com grande volume de acessos e aplicações essenciais podem se beneficiar de clusters VPS criados por profissionais experientes da indústria.

Nossas soluções são personalizadas de acordo com as necessidades específicas de cada projeto, oferecendo uma vasta gama de opções de personalização. Seja concentrando todos os servidores em um único data center em uma configuração Active-Passive, ou estabelecendo uma rede Active-Active em várias localizações, as possibilidades são praticamente infinitas.

Em qualquer situação, os administradores de sistema da nossa equipe implementarão soluções de balanceamento de carga eficazes que visam distribuir a carga de forma equilibrada e garantir um desempenho ideal, especialmente em momentos de alta demanda. Para assegurar a confiabilidade desejada, o seu cluster não depende apenas de um único balanceador de carga, sempre havendo pelo menos um backup disponível. Em um ambiente de múltiplas regiões, a configuração é replicada em cada centro de dados, o que elimina qualquer possibilidade de tempo ocioso.

Devido às particularidades de cada projeto, nossos especialistas estão disponíveis para conversar com você, entender suas metas e desenvolver planos personalizados para atender às suas necessidades. Eles serão responsáveis por criar seu cluster e configurá-lo de forma gerenciada, garantindo um ambiente de hospedagem ideal para o seu site.

Sinta-se à vontade para entrar em contato conosco se precisar de mais informações.

Resumo, encerramento

O balanceamento de carga é essencial em qualquer sistema de hospedagem com múltiplos servidores, pois permite usufruir dos ganhos em desempenho e confiabilidade. No entanto, desenvolver uma solução eficaz de balanceamento de carga é mais complexo do que se imagina.

A evolução da tecnologia proporcionou uma ampla gama de opções e variáveis que podem influenciar o caminho a ser seguido. Ao analisá-las minuciosamente e planejar cada etapa com cuidado, você aumenta suas chances de obter o máximo benefício do seu cluster VPS gerenciado.

Perguntas comuns

P: Qual é o método de distribuição de carga mais comumente empregado?

O algoritmo de balanceamento de carga mais amplamente utilizado em fazendas de servidores ao redor do mundo é o round-robin. Ele é eficaz em muitos contextos e pode ser facilmente compreendido e implementado.

Significado: O que se entende por balanceamento de carga dinâmico?

Um balanceador de carga dinâmico recebe continuamente dados sobre a saúde e carga de cada servidor. Com essas informações, determina qual servidor pode atender às solicitações pendentes de maneira mais eficaz e direciona o tráfego para ele. À medida que a carga em cada servidor varia, o balanceador de carga se ajusta e direciona o tráfego para diferentes máquinas, buscando obter o melhor desempenho possível.

Qual distinção existe entre balanceamento de carga e compartilhamento de carga?

Paráfrase do texto: O compartilhamento de carga envolve a colaboração de vários servidores para atender a um site ou aplicativo, onde um servidor pode lidar com a maior parte do tráfego, enquanto os outros processam uma parcela menor. Um balanceador de carga direciona solicitações de maneira eficiente para garantir o uso adequado de todo o hardware disponível.