Quijano
Peñate, Henry Alberto
Luna
Lopez, Wendy Iliana
Cuando se menciona el término “balanceo de carga” muchas personas
tienden a asociar esto a un automóvil o autobús con las maletas bien
posicionadas y colocadas de forma equitativa en los maleteros, pero en realidad
el término se acuña al área informática desde mediados de los 80´s y se ha venido usando de forma constante
desde entonces. Específicamente el balanceo de carga en una red LAN consiste en
dividir los paquetes entrantes en diferentes
interfaces de red o equipos de red –Router
o switch-, para asignar de la forma que se desee el tráfico entrante y
saliente –Según las reglas que se asignen-
para optimizar las transacciones.
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| Seleccion de canal por balanceo |
En términos más concretos, el balanceo de carga se asegura de que un
servidor no se vea sobrecargado por una gran afluencia de tráfico y que este
tráfico cause una caída del sistema evitando su acceso para los usuarios. Este procedimiento es esencial ya que no se
sabe el momento exacto en que las peticiones a un servidor serán altas, por
ejemplo si se posee un servidor dedicado
a procesar transacciones de banco, y de pronto ocurre un evento externo el cual
obliga a las personas a realizar el triple de transacciones de lo habitual,
este servidor sin un correcto balanceo de carga colapsara en menos de 15
minutos.
Para evitar casos como el anterior el balanceo de
carga necesita de una máquina de frente –equipo
que esta de frente a internet- que sepa direccionar el tráfico hacia los
servidores o equipos designados previamente en la granja de servidores. Las
granjas de servidores generalmente poseen más de 5 servidores de servicios –Telnet, ftp, ssl, https, etc.- los
cuales tienen asignada una dirección privada de red que luego es publicada como
una ip publica hacia internet utilizando el protocolo NAT –Esto en ipv4 ya que en ipv6 ya no existe el concepto de nat- en los
dispositivos de frente. Dependiendo del dispositivo se pueden implementar
mecanismos avanzados de re direccionamiento como Vlans, las cuales son usadas
para dividir de forma más segura el tráfico hacia los dispositivos de fondo,
que a su vez balancean de nuevo el trafico entrante y saliente.
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| Maquina de Frente |
Todos estos conceptos de balanceo, están muy ligados a un concepto general
el cual es llamado Alta Disponibilidad,
dicho término significa la capacidad que posee un sistema o topología de hacer
frente a posibles fallos –Físicos y
lógicos- en la misma los cuales pueden ser externo o internos. Cuando se
utiliza alta disponibilidad se debe implementar un respaldo de todo equipo en
el sistema, comenzando desde elementos mínimos como cables hasta complejos como
Routers; el único inconveniente de la alta disponibilidad es su alto costo ya
que se debe hacer una inversión más grande duplicando hasta el Isp. Siempre que
se habla de balanceo de carga, esta implícitamente definido un sistema de alta
disponibilidad y viceversa ya que el objetivo final de todo buen sistema de
alta disponibilidad es obtener un excelente desempeño en las transacciones que
se procesan, así como también la eficiencia del encaminamiento de datos.
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| Granja de Servidores |
Es
altamente recomendable cuando se establece un sistema de balanceo de carga,
configurar un equipo luego del sistema de frente, ya que se deb e
verificar la autenticidad de cada paquete, así como la dirección de destino con
su respectivo puerto –UDP, TCP- para
bloquear todo el tráfico malicioso que no corresponda a las direcciones
establecidas así como también determinar la mejor ruta para ser enviado y a que
servidor de la granja será enviado.
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| Uso de NAT como balanceo |
Existen muchas alternativas para balancear la
carga en un
equipo, uno de ella es Balanceo por Software el cual consiste en
utilizar dos placas de red y usar un software de tercero para administrarlas –LoadBalancer, Balance, Etc.- o
simplemente utilizar el software que viene con ellas cuando
sea posible y su configuración es tan básica como definir las direcciones, sus
rangos y si enviaran, recibirán o ambas. También existe un método llamado RRDNS
–Round Robin DNS- el cual consiste en
configurar un servidor dns, con las direcciones ip´s a las cuales se desea redistribuir el tráfico. Esta última
opción es un poco más costosa ya que implica contratación de un servicio de resolución de nombres, con su respectivo
balanceo así como compra de equipo adicional de re direccionamiento. Una de sus
principales desventajas es que la selección de servidor re direccionado se
realiza mediante la métrica de TTL –Time
to live- del paquete.
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| Balanceo de carga por Vlans |
Otra
opción para realizar el balanceo de carga es utilizar las herramientas
integradas de Windows 2000, siendo más específicos NLB, el cual se configura
utilizando dos o más tarjetas de red,
configurando una dirección Gateway por defecto y estableciendo el puerto de
cada uno para funcionar como un solo enlace al unísono. Una limitante de esta
opción es que solo se puede realizar con adaptadores de red certificados para
usar con esta tecnología. Permite hasta 32 nodos de clúster ya que funciona
como un servicio de replicación de servidores; cabe mencionar que la interfaz
es muy intuitiva y fácil de configurar.
Veritas es un sistema de clúster en línea –Servicio en la nube- y local, el cual nos brinda una opción
hibrida de alta disponibilidad local pero con soporte en línea, en otras
palabras es un sistema con balanceo de carga integrado pero en caso de un fallo
total en el área local, se transfiere el tráfico a la red para usar el sistema
en la nube. El único inconveniente es su alto costo ya que es un sistema
propietario de Symantec, con la ventaja que se posee un sistema de respaldo
24/7. La interfaz de usuario es sumamente intuitiva, pero hasta cierto punto
limitada por ser un servicio externo recalcando que su distribución es tanto en
rede MAN y WAN.
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| Alta Disponibilidad con tolerancia a fallos |
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| Protocolo VRRP |
Un protocolo similar es el HSRP –Hot Standby Router Protocol- el cual
funciona de forma muy similar al anterior pero con una diferencia escencial,
aquí no
existe figura de master si no de activo y standby. En este sistema hay un
router que distribuye el tráfico y otro que esta de soporte y se activa cuando
el otro es apagado o está sin servicio. Este protocolo es propiedad de CISCO
systems. De forma similar podemos mencionar el protocolo ICMP -IRDP- el cual busca en la red cuales son
las ips que están definidas en los nodos para seleccionar a que maquina se hace
el re direccionamiento de tráfico.
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| Protocolo HRSP |
Todo sistema que requiera de alta disponibilidad y
alto desempeño necesita tener implementado un sistema de balanceo de carga del protocolo
deseado o de la manera seleccionada ya que es esencial el mantener un canal
ordenado y establecido para enviar el tráfico entrante a nuestro datacenter,
para garantizar alto desempeño y colgadas imprevistas de nuestros servidores.
Fuentes:
-
Wiley
Administering Data Centers Servers Storage and Voice over IP.
-
Business
Data Communications and Networking- Jerry FitzGerald
