Computação em cluster

Cluster de Balanceamento de Carga

O balanceamento de carga entre servidores faz parte de uma solução abrangente em uma explosiva e crescente utilização da rede e da Internet. Provendo um aumento na capacidade da rede, melhorando a performance. Um consistente balanceamento de carga mostra-se hoje, como parte integrante de todo o projeto de Web Hosting e comércio eletrônico. Mas não se pode ficar com as idéias presas de que isso é só para provedores, devemos aproveitar as suas características e trazermos para dentro das empresas esse modo de usar a tecnologia para atendermos os clientes internos das empresas.

Os sistemas de cluster baseado em balanceamento de carga integram seus nodos para que todas as requisições provenientes dos clientes sejam distribuídas de maneira equilibrada entre os nodos. Os sistemas não trabalham junto em um único processo, mas redirecionando as requisições de forma independente assim que chegam baseados em um escalonador e um algoritmo próprio.

Este tipo de cluster é especialmente utilizado em serviços de comércio eletrônico e provedores de internet que necessitam de resolver diferenças de carga provenientes de múltiplas requisições de entrada em tempo real.

Adicionalmente, para que um cluster seja escalável, tem que assegurar que cada servidor seja utilizado completamente.

Quando não fazemos o balanceamento de carga entre servidores que possuem a mesma capacidade de resposta a um cliente, começamos a ter problemas, pois um ou mais servidores podem responder a requisição feita e a comunicação fica prejudicada. Por isso devemos colocar o elemento que fará o balanceamento entre os servidores e os usuários e configurá-lo para isso, entretanto podemos colocar múltiplos servidores de um lado que, para os clientes, eles parecerão ser somente um endereço. Um exemplo clássico seria o Linux Virtual Server, ou simplesmente preparar um load balancer de DNS. O elemento de balanceamento terá um endereço, por onde os clientes tentarão fazer contato, chamado de Virtual Server (VS), que redirecionará o tráfego para um servidor do pool de servidores. Esse elemento deverá ser um software dedicado a fazer todo esse gerenciamento, ou poderá ser um equipamento de rede que combine performance do hardware e software para fazer a passagem dos pacotes e o balanceamento de carga em um só equipamento.

Devemos salientar alguns pontos principais para que uma implementação em um ambiente de sucesso com balanceamento de carga nos servidores:

O algoritmo usado para o balanceamento de carga, levando-se em consideração como é feito o balanceamento entre os servidores e quando um cliente fizer uma requisição para o endereço virtual (VS), todo o processo de escolha do servidor e resposta do servidor deve ocorrer de modo transparente e imperceptível para o usuário como se não existisse o balanceamento.

Criar um método usado para checar se os servidores estão vivos e funcionando, vital para que a comunicação não seja redirecionada para um servidor que acabou de ter uma falha (keepalive).

Um método usado para se ter certeza que um cliente acessar o mesmo servidor quando quiser.

Balanceamento de carga é mais que um simples redirecionamento do tráfego dos clientes para outros servidores. Para implementação correta, o equipamento que fará o balanceamento precisa ter características como verificação permanente da comunicação, checagem dos servidores e redundância. Todos esses itens são necessários para que suporte a escalabilidade do volume de tráfego das redes sem vir a se tornar um gargalo ou um ponto único de falha.

Os algoritmos para balanceamento são um dos fatores de maior importância neste contexto, vamos então explanar três métodos básicos:

Least Connections

Esta técnica redireciona as requisições para o servidor baseado no menor número de requisições/conexões. Por exemplo, se o servidor 1 está controlando atualmente 50 requisições/conexões, e o servidor 2 controla 25 requisições/conexões, a próxima requisição/conexão será automaticamente direcionado para o servidor 2, desde que atualmente o servidor tenha um número menor de requisições/conexões ativas.

Round Robin

Este método usa a técnica de sempre direcionar as requisições para o próximo servidor disponível de uma forma circular. Por exemplo, as conexões de entrada são dirigidas para o servidor 1, depois servidor 2 e finalmente servidor 3 e depois retorna ao servidor 1.

Weighted Fair

Esta técnica dirige os pedidos para os servidores baseados na carga de requisições de cada um e na capacidade de resposta dos mesmos (performance) Por exemplo, se o servidor 1 é quatro vezes mais rápido no atendimento aos pedidos do que o servidor 2, o administrador coloca um peso maior de trabalho para o servidor 1 do que o servidor 2.