Compartir a través de

Perspectiva de marco de trabajo bien diseñado en Azure Load Balancer

  • Artículo

El equilibrio de carga es el proceso de distribución del tráfico de red a un grupo de dos o más servidores back-end. Azure Load Balancer es un servicio nativo de Azure que realiza el equilibrio de carga de nivel 4 para todos los protocolos UDP y TCP. Garantiza una baja latencia y alta disponibilidad, lo que admite implementaciones regionales y globales.

En este artículo se supone que, como arquitecto, ha revisado las opciones de equilibrio de carga en Azure y eligió Azure Load Balancer Manager para su carga de trabajo, que está diseñada para admitir varias regiones. La guía de este artículo proporciona recomendaciones arquitectónicas que están alineadas con los principios de los pilares del marco Well-Architected.

Importante

Cómo usar esta guía

Cada sección tiene una lista de comprobación de diseño que presenta áreas arquitectónicas de preocupación y estrategias de diseño localizadas al ámbito tecnológico.

Este artículo también incluye recomendaciones sobre las capacidades tecnológicas que ayudan a materializar esas estrategias. Las recomendaciones no representan una lista exhaustiva de todas las configuraciones disponibles para Azure Load Balancer y sus dependencias. En su lugar, enumeran las recomendaciones clave asignadas a las perspectivas de diseño. Use las recomendaciones para compilar la prueba de concepto o optimizar los entornos existentes.

Arquitectura básica que muestra las recomendaciones clave: arquitectura de línea base de Virtual Machines.

Ámbito de tecnología

  • Azure Load Balancer

La guía está enfocada el SKU Standard Load Balancer. Las SKU básicas de Load Balancer y Gateway Load Balancer están fuera del ámbito de este artículo.

Diagrama que muestra un equilibrador de carga que dirige el tráfico.

Nota

En el caso de las aplicaciones HTTP, Application Gateway o Front Door pueden ser una opción natural. Estos servicios controlan el equilibrio de carga y también proporcionan características como Firewall de aplicaciones web (WAF) y terminación TLS.

Para obtener más información, consulte:

Fiabilidad

El propósito del pilar Fiabilidad es proporcionar una funcionalidad continuada mediante la creación de suficiente resiliencia y la capacidad de recuperarse rápidamente de los fallos.

principios de diseño de confiabilidad proporcionar una estrategia de diseño de alto nivel aplicada a componentes individuales, flujos del sistema y al sistema en su conjunto.

Lista de comprobación de diseño

Comience su estrategia de diseño basándose en la lista de comprobación de revisión de diseño para Fiabilidad. Determine la relevancia de Azure Load Balancer con sus requisitos empresariales, teniendo en cuenta sus niveles y características ofrecidos de las máquinas virtuales. Amplíe la estrategia para incluir más enfoques según sea necesario.

  • Comprender el impacto en las garantías respaldadas por Microsoft. De forma similar a otros componentes de la arquitectura, los Acuerdos de Nivel de Servicio (SLA) deben tenerse en cuenta en el destino de confiabilidad de la carga de trabajo. Sin embargo, hay algunas advertencias.

    Se considera que un minuto no está disponible si todos los servidores backend correctos no tienen conectividad a través del punto de conexión con equilibrio de carga durante todo el minuto. Si se produce un error en una o varias solicitudes, pero una solicitud posterior se realiza correctamente en el mismo minuto, ese minuto no se cuenta como tiempo de inactividad.

    Además, el tiempo de inactividad no incluye minutos causados por el agotamiento de puertos SNAT. Asegúrese de que la carga de trabajo está configurada para controlar el número esperado de conexiones y los puertos abiertos en consecuencia.

  • Apoye la redundancia de zonas en la arquitectura de su carga de trabajo. Load Balancer estándar es la SKU recomendada. Tiene características de confiabilidad, como la compatibilidad con zonas de disponibilidad, la capacidad de distribuir el tráfico entre varias regiones y controla más instancias del grupo de back-end. Estas características ayudan a resistir errores en el nivel de instancia de máquina virtual zonal, regional o individual. No obstante, tenga en cuenta las limitaciones, como el tamaño máximo del grupo de backend.

    Nota

    Para el equilibrador de carga, se administra el número de máquinas virtuales que están siendo equilibradas, pero no el número de instancias del propio equilibrador de carga. Un equilibrador de carga se puede configurar para que sea con redundancia entre zonas. O bien, se puede anclar a una zona si la carga de trabajo necesita colocar máquinas virtuales en una sola zona. La configuración IP frontal (zonal o multizonal) dicta la redundancia de equilibrio de carga.

  • Apoye la redundancia regional en su arquitectura de carga de trabajo. Azure Load Balancer se puede configurar para que sea un equilibrador de carga global. En esta configuración, el Load Balancer tiene una dirección IP pública anycast estática que se transmite a varias regiones. Cuando los clientes solicitan esta dirección IP, sus solicitudes se enrutan a la instancia de servidor más cercana. Load Balancer se conecta a equilibradores de carga regionales para distribuir el tráfico de forma eficaz.

  • Evalúe cambios en su pila de redes para soportar un escalado fiable. Considere la posibilidad de escalar el grupo de backend mediante reglas de autoescalado. Tenga en cuenta el posible agotamiento de puertos SNAT para el tráfico saliente. Para solucionar esto, use NAT Gateway para facilitar la configuración, aunque carece de redundancia de zona de disponibilidad. Como alternativa, use Azure Load Balancer para agregar redundancia de zona. Para obtener más información, consulte Conexiones salientes.

  • Mitigar posibles errores. Realice el análisis del modo de error e identifique las mitigaciones.

    Fracaso Mitigación
    El tráfico se dirige a instancias de aplicación incorretas. Supervise el estado de las instancias de la carga de trabajo. Implemente sondeos de estado HTTP que incluyan comprobaciones de dependencias de carga de trabajo.
    El tráfico se enruta a una región que experimenta interrupciones. Implemente instancias adicionales en otra región e introduzca un equilibrador de carga global para redirigir el tráfico a la nueva región.
    La base de usuarios de la carga de trabajo se amplió para dar soporte a usuarios de una nueva región, y están viendo una latencia alta. La aplicación comienza a experimentar un gran número de tiempos de espera y errores. Implemente instancias adicionales en una nueva región y agréguelas en la configuración del servicio. Como equilibrador de carga global, Azure Load Balancer enrutará el tráfico más cerca de los usuarios.

  • Redirija el tráfico a instancias correctas. Puede usar HTTP o TCP para sondeos de estado. Considere crear un punto de conexión HTTP para las comprobaciones de estado, ya que incluso para aplicaciones que no utilizan HTTP, proporciona respuestas más completas sobre el estado. Esto resulta especialmente útil para comprobar las dependencias y las bases de datos. Sin sondeos HTTP, el equilibrador de carga se basa en las conexiones TCP, lo que podría no reflejar con precisión el estado de la máquina virtual.

    El sondeo de estado se puede configurar en el servicio; para obtener más información, consulte Guía de diseño sobre sondeos de salud.

Recomendaciones

Recomendación Beneficio
Seleccione el SKU de servicio "Standard Load Balancer".
Para obtener más información, consulte comparación de SKU .		 La SKU recomendada admite características de confiabilidad, como zonas de disponibilidad y equilibrio de carga de varias regiones.
Configurar reglas para asignar la dirección IP de front-end a las direcciones IP de los servidores back-end para habilitar el equilibrio de carga.

El grupo de direcciones backend debe tener al menos dos puntos finales backend para equilibrar la carga por redundancia.		 Las reglas son el núcleo del algoritmo de equilibrio de carga. Sin esta configuración, los modos de distribución están deshabilitados.
Configure sondeos de estado.

: establezca los valores de intervalo de sondeo y umbral. Tenga en cuenta el equilibrio entre la rapidez con la que puede detectar errores y el número de solicitudes al punto de conexión.
- Evalúe si desea enviar tráfico a las instancias, cuando todas las instancias se informan como incorrectas. Esta configuración puede ser útil para implementar una experiencia de degradación gradual. Para obtener más información, consulte AllProbedUp .		 Solo las instancias de backend pool correctas reciben nuevas conexiones. Esto ayuda a mantener la alta disponibilidad y confiabilidad al enrutar automáticamente el tráfico lejos de las instancias no saludables.
Configure la dirección IP para que sea con redundancia de zona, ya sea una dirección IP privada o pública. La dirección IP determina la redundancia de zona del equilibrador de carga de Azure. La redundancia de zona permite que la carga de trabajo resista fallos en las zonas; Cuando falla una zona, los servicios pueden pasar a una de las zonas restantes.

Seguridad

El propósito del pilar seguridad es proporcionar garantías de confidencialidad, integridad y disponibilidad a la carga de trabajo.

Los principios de diseño de Seguridad proporcionan una estrategia de diseño de alto nivel para lograr esos objetivos aplicando enfoques al diseño técnico de Azure Load Balancer.

Lista de comprobación de diseño

Comience su estrategia de diseño basándose en la lista de comprobación de revisión de diseño para Seguridad e identifique vulnerabilidades y controles para mejorar la postura de seguridad. Amplíe la estrategia para incluir más enfoques según sea necesario.

  • Revise las líneas base de seguridad. Para mejorar la postura de seguridad de su aplicación cargada y equilibrada por Azure Load Balancer, revise la lista de referencia de seguridad para Azure Load Balancer.

  • Proteja los servidores backend. Implemente recursos en una red virtual sin exposición directa a Internet. Configure la VNet con un Load Balancer. Es preferible que el equilibrador de carga tenga funcionalidades de firewall. En el caso de las aplicaciones HTTP, Azure Application Gateway o Front Door se usan con frecuencia. En el caso de las aplicaciones que no son HTTP, considere la posibilidad de usar Azure Load Balancer con una dirección IP privada (equilibrador de carga interno) y enrutar el tráfico a través de Azure Firewall para mayor seguridad. Para más información, consulte Integración de Azure Firewall con Azure Standard Load Balancer: equilibrador de carga interno.

    Azure Load Balancer también se puede usar como proxy inverso. En este caso, el equilibrador de carga tiene una dirección IP pública con traducción de direcciones de red de origen (SNAT), lo que permite exponer los recursos a la vez que enmascara sus direcciones IP.

    Nota

    Para filtrar el tráfico a los servidores back-end, use grupos de seguridad de red (NSG) en las subredes que contienen el front-end y el back-end, no el equilibrador de carga. Los puertos de origen y destino y los intervalos de direcciones empleados al aplicar el NSG proceden de los equipos de origen y destino, no del equilibrador de carga.

  • Diseño de conectividad privada. Azure Load Balancer funciona con el servicio Private Link. Si tienes recursos de aplicación distribuidos entre distintas redes virtuales, puedes conectar estos recursos en diferentes redes virtuales mediante el peering de VNets o el uso de Private Link frente al equilibrador de carga interno. La opción Private Link proporciona acceso seguro sin necesidad de una dirección IP pública y restringe el acceso desde redes no emparejadas.

    Los vínculos privados se pueden autorizar mediante control de acceso basado en roles para restringir el acceso únicamente a las identidades que lo requieren.

  • Proteger de amenazas en el borde de la red. Para los diseños que usan Azure Load Balancer como punto de entrada, implemente la inspección del tráfico en el nivel de punto de conexión. Dado que no hay características de seguridad integradas como un firewall de aplicaciones web (WAF), la protección de aplicaciones HTTP requiere medidas adicionales. Para obtener más información, consulte Integre Azure Firewall con Azure Standard Load Balancer: Load Balancer público.

    Proteja los puntos de conexión del equilibrador de carga frente a ataques DDoS.

  • Cifrar el tráfico de red. Azure Load Balancer funciona en la capa 4 y es totalmente compatible con el equilibrio de carga tcp y el tráfico UDP. Azure Load Balancer no admite la terminación SSL/TLS. Para el equilibrio de carga HTTPS en el nivel de aplicación, use Azure Application Gateway.

Recomendaciones

Recomendación Beneficio
Configure la dirección IP de FrontEnd en una dirección IP privada en una VNet. Este enfoque es una medida de seguridad que garantiza que la dirección IP de front-end y la red virtual permanezcan aisladas de la exposición directa a Internet. Por lo tanto, el equilibrador de carga interno se protege de aceptar cualquier tráfico entrante de Internet, lo que reduce los vectores de ataque potenciales.
Proteger el balanceador de carga público con protección contra DDoS. Con el plan DDoS Protection, puede usar sus funcionalidades avanzadas de protección y detección que supervisan el punto de conexión para detectar amenazas y signos de abuso.

Optimización de costos

La optimización de costes se centra en detectar patrones de gasto, priorizar inversiones en áreas críticas y optimizar en otras para ajustarse al presupuesto de la organización al tiempo que se cumplen los requisitos empresariales.

Los principios de diseño de optimización de costos proporcionan una estrategia de diseño de alto nivel para alcanzar esos objetivos y hacer compensaciones según sea necesario en el diseño técnico relacionado con Azure Load Balancer y su entorno.

Lista de comprobación de diseño

Inicie su estrategia de diseño basándose en la lista de comprobación de revisión del diseño para la optimización de costes para inversiones y ajuste el diseño para que la carga de trabajo esté alineada con el presupuesto asignado para la carga de trabajo. El diseño debe usar las funcionalidades adecuadas de Azure, supervisar las inversiones y encontrar oportunidades para optimizar con el tiempo.

  • Ten en cuenta los gastos de balanceo de carga en el modelo de costos. Tenga en cuenta los factores principales: la cantidad de datos procesados por Azure Load Balancer y el número de reglas de equilibrio de carga (tanto entrantes como salientes) en su lugar. Para una estimación de costos más precisa, use los registros de tráfico para medir sus necesidades de tráfico, tanto entrantes como salientes.

  • Establecer controles en el gasto. Registre y analice el costo de Azure Load Balancer (ALB). Utilice Azure Cost Management and Billing para crear presupuestos y configurar alertas para administrar los costes de forma eficaz. Tenga en cuenta que los costos se pueden acumular en función de la cantidad de datos registrados y la duración del almacenamiento, lo que afecta tanto al ancho de banda como a los gastos de almacenamiento.

  • Quitar recursos no utilizados. Identifique y elimine las instancias del equilibrador de carga sin usar. Analice los registros para evaluar el uso. Elimine instancias del equilibrador de carga que no están asociadas a máquinas virtuales de back-end. Además, evalúe los recursos infrautilizados mediante el examen de los registros de tráfico.

  • Optimizar los costos de flujo. Use protocolos eficaces y compresión de datos para reducir la carga en el flujo de tráfico y acumular costos.

    Puede optimizar los costos reduciendo el número de reglas. En lugar de tener reglas que utilicen direcciones IP y puertos individuales para cada punto de conexión, defina una regla para un rango de puertos en el frontend que se conecte a un grupo de backend.

    También hay oportunidades de optimización en los flujos de back-end. Por ejemplo, varias consultas de bases de datos interceptadas por un equilibrador de carga incurrirán en un coste añadido por cada consulta. En su lugar, considere la posibilidad de implementar un procedimiento almacenado para consolidar la secuencia.

  • Evaluar el costo de las operaciones. Tenga en cuenta no solo los gastos de recursos, sino también los costos operativos, como el mantenimiento, el escalado y el cumplimiento. La administración de reglas del equilibrador de carga es un factor importante y reducir el número de reglas puede optimizar los costos financieros y de administración.

Recomendaciones

Recomendación Beneficio
Calcule los costos usando calculadora de precios de Azure. Ayuda a convertir el uso anticipado del tráfico en estimaciones de costos, lo que facilita el planeamiento y el presupuesto.
Evalúe el número de reglas y reduzcalas, si es posible.

Explore los casos de uso en los que puede usar un intervalo de puertos resumidos por una regla en lugar de definir reglas para una dirección IP individual.
Por ejemplo, Reglas NAT de entrada v2 le permite asignar direcciones IP y puertos a un grupo de backend en lugar de a máquinas virtuales individuales.		 La consolidación de reglas no solo optimiza los costos, sino que también simplifica las operaciones.

Al escalar hacia arriba o hacia abajo, agregar o quitar direcciones IP del pool de back-end sin necesidad de cambiar ninguna regla. Las reglas permanecen sin cambios.

Excelencia operativa

La excelencia operativa se centra principalmente en procedimientos para prácticas de desarrollo, observabilidad y administración de versiones.

Los principios de diseño de Excelencia Operativa proporcionan una estrategia de diseño de alto nivel para lograr esos objetivos hacia los requisitos operativos de la carga de trabajo.

Lista de comprobación de diseño

Inicie su estrategia de diseño basándose en la lista de comprobación de revisión del diseño para la excelencia operativa para definir los procesos de observabilidad, prueba e implementación relacionados con Azure Load Balancer.

  • Utilice la infraestructura como código (IaC).. Implemente y configure Azure Load Balancer junto con otros componentes de red, como redes virtuales, emparejamientos de red, puntos de conexión privados y grupos de seguridad de red (NSG). Familiarícese con los equilibradores de carga de Microsoft.Network .

  • Utilice el despliegue por capas para arquitecturas hub y spoke. Implemente primero el concentrador, ya que cambia con menos frecuencia que la carga de trabajo implementada en la red de radios. Despliegue el equilibrador de carga junto con la carga de trabajo. Si reutiliza un único equilibrador de carga en varias cargas de trabajo, considere la posibilidad de colocarlo en el centro.

  • Implementación de un completo sistema de supervisión de redes. Incluya funcionalidades de diagnóstico como métricas multidimensionales para información y alertas en tiempo real, registros de recursos basados en el esquema de eventos de mantenimiento y el panel de Información de Azure Monitor para una supervisión completa del equilibrador de carga.

Recomendaciones

Recomendación Beneficio
Utilice Métricas multidimensionales.

Para minimizar las alertas ruidosas, configúrelas con el tipo de agregación establecido en Average, mediante una ventana de datos de cinco minutos y un umbral de 95%. Para obtener más información, consulte Configuración de alertas para métricas multidimensionales. Revise los ejemplos de Disponibilidad entrante y saliente.		 Información completa en tiempo real y configuración de alertas le ofrece la capacidad de detectar y responder a problemas rápidamente.
Capturar registros de recursos. Las entradas del Load Balancer dependen del Esquema de eventos de estado. Los registros proporcionan registros detallados de eventos, lo que ayuda a identificar y resolver problemas rápidamente.
Utilice el panel integrado Azure Monitor Insight para el Load Balancer. La visualización le permite tomar decisiones de diseño bien fundamentadas e identificar, diagnosticar y corregir rápidamente los problemas.
Durante las operaciones de mantenimiento, cuando necesite quitar una instancia de back-end de la rotación sin interrumpir las conexiones existentes, establezca el estado de administrador en Desactivado para asegurarse de que no se reenvíen nuevas conexiones a la instancia de back-end, mientras que las conexiones existentes terminen de manera ordenada. Admin State ayuda a reducir la sobrecarga y la complejidad necesarias para sacar una VM de la rotación del Load Balancer para el mantenimiento habitual o la aplicación de parches. De lo contrario, para sacar una instancia backend de la rotación, se podría aplicar un Network Security Groups (NSGs) para bloquear el tráfico del sondeo de estado de Azure Load Balancer o las IPs y puertos del cliente, lo que es más complejo

Eficiencia del rendimiento

La eficiencia del rendimiento consiste en mantener la experiencia del usuario incluso cuando hay un aumento de la carga mediante la administración de la capacidad. La estrategia incluye el escalado de recursos, la identificación y la optimización de posibles cuellos de botella y la optimización del rendimiento máximo.

Los principios de diseño eficiencia del rendimiento proporcionan una estrategia de diseño de alto nivel para lograr esos objetivos de capacidad con respecto al uso esperado.

Lista de comprobación de diseño

Comience su estrategia de diseño basándose en la lista de comprobación de revisión del diseño para la eficiencia del rendimiento para definir una línea de base basada en indicadores clave de rendimiento para Azure Load Balancer.

  • Determinar los objetivos de rendimiento de red. El equilibrador de carga no tiene ningún límite en el tráfico que puede admitir. Sin embargo, al definir los objetivos de rendimiento y el planeamiento de la capacidad, es importante probar el rendimiento de la red.

    Las pruebas de esfuerzo son una práctica común para comprender los requisitos de ancho de banda de la carga de trabajo. Incluya el equilibrador de carga en esas pruebas. Si un único conjunto de escalado de máquinas virtuales con varias máquinas virtuales no es suficiente, puede agregar otro conjunto de escalado con el mismo equilibrador de carga. Si las máquinas virtuales no reciben solicitudes lo suficientemente rápido, es posible que tenga que ajustar los componentes de red, como agregar más equilibradores de carga. Además, considere la posibilidad de realizar cambios de diseño y optimizar la carga de trabajo en lugar de cambiar el propio equilibrador de carga.

  • Comprender los límites al diseñar la estrategia de escalado. Para cumplir los requisitos de rendimiento, puede escalar la carga de trabajo agregando o quitando máquinas virtuales del grupo de back-end. Un único grupo de backend de un Standard Load Balancer puede controlar hasta 5000 máquinas virtuales.

    Load Balancer no aplica ningún límite de rendimiento. Sin embargo, todavía se aplican los límites de rendimiento de las máquinas virtuales y las redes virtuales. Para más información, consulte Ancho de banda de red de las máquinas virtuales.

  • Sirva las solicitudes más rápido. Standard Load Balancer tiene un nivel que enruta el tráfico a los puntos de conexión de back-end en función de su proximidad geográfica al usuario.

    Load Balancer también admite la distribución de carga en función de la persistencia de la sesión. Cuando se habilita, las solicitudes del mismo cliente se dirigen al servidor backend, persistiendo en sesiones anteriores.

  • Recopilar datos para analizar el rendimiento. Azure Load Balancer ofrece métricas multidimensionales que ayudan a analizar el rendimiento del servicio. Puede configurar alertas para detectar cambios en el rendimiento y visualizar el estado mediante herramientas como el panel Azure Monitor Insight. Además, asegúrese del estado de mantenimiento del estándar publicado a través de Resource Health y manténgase al día sobre los problemas de rendimiento y las interrupciones.

  • Optimizar el tráfico de red. Evite procesar los mismos datos varias veces en pasos independientes. En su lugar, realice todos los cálculos necesarios en un lote y, a continuación, conserve los datos. Este enfoque reduce la latencia y minimiza el tráfico de red, lo que mejora el rendimiento general.

Recomendaciones

Recomendación Beneficio
Seleccione el nivel global en Standard Load Balancer, cuando los usuarios son globales. El modo de distribución de proximidad geográfica de este nivel mejora el rendimiento al atender las solicitudes de usuario de los puntos de conexión de la región más cercana.
Evalúe si debe activar persistencia de sesión cuando las solicitudes del mismo usuario deban dirigirse al mismo servidor backend.

Desde una perspectiva de confiabilidad, no se recomienda este enfoque. Si usa esta opción, la aplicación debe recuperarse correctamente sin interrumpir las sesiones del usuario.

También hay una desventaja en el equilibrio de carga porque restringe la flexibilidad de distribuir el tráfico a través de múltiples backends de manera uniforme.		 Optimice el rendimiento y mantenga la continuidad de las sesiones de usuario, especialmente cuando las aplicaciones dependen de mantener la información de estado localmente.
Durante el escalado de salida, envía una señal de sondeo inactivo hasta que la aplicación esté completamente inicializada y lista para administrar peticiones. Por el contrario, durante el escalado de entrada, envíe una señal de sondeo inactivo en las nuevas conexiones en el extremo que se está reduciendo. Las solicitudes pendientes en las conexiones existentes se siguen procesando. Las verificaciones de salud pueden facilitar la expansión de las operaciones. Durante el escalado de salida, podrá asegurarse de que la aplicación está preparada para administrar la carga entrante. Antes de una operación de reducción de escala, el número de instancias se puede reducir de manera óptima sin interrumpir las operaciones en curso.

Directivas de Azure

Azure proporciona un amplio conjunto de directivas integradas relacionadas con Azure Load Balancer y sus dependencias. Algunas de las recomendaciones anteriores se pueden auditar mediante las directivas de Azure. Por ejemplo, puede comprobar si:

  • Los Load Balancers (que no sean SKU Básico) tienen características de resiliencia desde direcciones IP públicas utilizadas su frontend.
  • Los registros de recursos están habilitados para realizar un seguimiento de las actividades y los eventos, que tienen lugar en los recursos y proporcionan visibilidad e información sobre los cambios que se producen.

Para una gobernanza completa, revise las definiciones integradas .

Recomendaciones de Azure Advisor

Azure Advisor es un consultor en la nube personalizado que le ayuda a seguir los procedimientos recomendados para optimizar las implementaciones de Azure. Las recomendaciones de Advisor se alinean con los pilares de Well-Architected Framework.

Para más información, consulte las recomendaciones de Azure Advisor.

Tenga en cuenta estos artículos como recursos complementarios que describen las recomendaciones resaltadas en este artículo.