Usando os serviços de balanceamento de carga no Azure
Introdução
O Microsoft Azure fornece vários serviços para gerenciar a forma como o tráfego de rede é distribuído e como sua carga é balanceada. Com base nas suas necessidades específicas, você pode usar esses serviços individualmente ou combinar seus métodos para criar a solução ideal.
Neste tutorial, primeiro definimos um caso de uso do cliente e vemos como ele pode se tornar mais robusto e eficaz usando este portfólio de balanceamento de carga do Azure: Gerenciador de Tráfego, Gateway de Aplicativo e Balanceador de Carga. Em seguida, fornecemos instruções passo a passo para criar uma implantação que seja geograficamente redundante, que distribua o tráfego para VMs e ajuda você a gerenciar diferentes tipos de solicitações.
Em um nível conceitual, cada um desses serviços desempenha uma função distinta na hierarquia de balanceamento de carga.
O Gerenciador de Tráfego fornece balanceamento de carga DNS global. Ele analisa as solicitações de entrada DNS e responde com um ponto de extremidade íntegro e que esteja de acordo com a política de roteamento selecionada pelo cliente. Opções de métodos de roteamento são:
- Roteamento de desempenho para enviar o solicitante ao ponto de extremidade mais próximo em termos de latência.
- Roteamento de prioridade para direcionar todo o tráfego para um ponto de extremidade com outros pontos de extremidade como backup.
- Roteamento ponderado round-robin, que distribui o tráfego com base no peso atribuído a cada ponto de extremidade.
- Roteamento baseado na geografia para distribuir o tráfego para os pontos de extremidade do aplicativo com base na localização geográfica do usuário.
- Roteamento baseado na sub-rede para distribuir o tráfego para os pontos de extremidade do aplicativo com base na sub-rede (intervalo de endereços IP) do usuário.
- Roteamento de vários valores que permite enviar endereços IP de mais de um ponto de extremidade do aplicativo em uma única resposta DNS.
O cliente se conecta diretamente ao ponto de extremidade retornado pelo Gerenciador de Tráfego. O Gerenciador de Tráfego do Azure detecta quando um ponto de extremidade não está íntegro e redireciona os clientes para outra instância íntegra. Consulte a documentação do Gerenciador de Tráfego do Azure, para saber mais sobre o serviço.
O Gateway de Aplicativo fornece o ADC (Controlador de Entrega de Aplicativos) como um serviço, oferecendo vários recursos de balanceamento de carga de camada 7 para o aplicativo. Ele permite que os clientes otimizem a produtividade da Web farm descarregando a terminação SSL com uso intensivo de CPU para o gateway de aplicativo. Outros recursos de roteamento de camada 7 incluem distribuição round robin do tráfego de entrada, afinidade de sessão, roteamento com base no caminho de URL e capacidade de hospedar vários sites com um único Gateway de Aplicativo baseado em cookie. O Gateway de Aplicativo pode ser configurado como um gateway voltado para a Internet, um gateway apenas interno ou uma combinação de ambos. O Gateway de Aplicativo é totalmente gerenciado pelo Azure, escalonável e altamente disponível. Ele fornece um conjunto avançado de recursos de log e diagnósticos para melhor capacidade de gerenciamento.
O Balanceador de Carga é uma parte integral do Azure SDN e fornece serviços de balanceamento de carga de camada 4 de baixa latência e de alto desempenho para todos protocolos TCP e UDP. Ele gerencia conexões de entrada e saída. Você pode configurar pontos de extremidade públicos e internos com balanceamento de carga e definir regras para mapear as conexões de entrada para destinos de pool de back-end usando opções TCP e HTTP de investigação de integridade para gerenciar a disponibilidade do serviço.
Cenário
Nesse cenário de exemplo, usamos um site simples com dois tipos de conteúdo: imagens e páginas da Web processadas dinamicamente. O site deve ser geograficamente redundante e deve atender a seus usuários da localização mais próxima (menor latência) para eles. O desenvolvedor do aplicativo decidiu que todas as URLs que correspondam o padrão /images/* são atendidas de um pool de VMs dedicado que é diferente do restante do web farm.
Além disso, o pool de VMs padrão que atende o conteúdo dinâmico precisa se comunicar com um banco de dados de back-end hospedado em um cluster de alta disponibilidade. Toda a implantação é configurada por meio do Azure Resource Manager.
A utilização do Gerenciador de Tráfego, do Gateway de Aplicativo e do Load Balancer, pode permitir que este site atinja as seguintes metas de design:
- Redundância de várias áreas geográficas: se uma região ficar inativa, o Gerenciador de Tráfego roteia o tráfego para a melhor região próxima sem nenhuma intervenção do proprietário do aplicativo.
- Latência reduzida: como o Gerenciador de Tráfego direciona o cliente automaticamente para a região mais próxima, o cliente experimenta menor latência ao solicitar o conteúdo da página da Web.
- Escalabilidade independente: como a carga de trabalho de aplicativos Web separada por tipo de conteúdo, o proprietário do aplicativo pode dimensionar as cargas de trabalho de solicitação de forma independente. O Gateway de Aplicativo garante que o tráfego seja roteado para os pools corretos com base nas regras especificadas e na integridade da integridade do aplicativo.
- Balanceamento de carga interno: como balanceador de carga a frente do cluster de alta disponibilidade, somente o ponto de extremidade íntegro e ativo para um banco de dados é exposto ao aplicativo. Além disso, um administrador de banco de dados pode otimizar a carga de trabalho distribuindo réplicas ativas e passivas no cluster, independentemente do aplicativo front-end. O balanceador de carga fornece conexões para o cluster de alta disponibilidade e garante que apenas bancos de dados íntegros recebam solicitações de conexão.
O diagrama a seguir mostra a arquitetura desse cenário:
Observação
Este exemplo é apenas uma das muitas configurações possíveis dos serviços de balanceamento de carga oferecidos pelo Azure. O Gateway de Aplicativo, o Balanceador de Carga e o Gerenciador de Tráfego podem ser associados e combinados para melhor atender às necessidades de balanceamento de carga. Por exemplo, se o descarregamento do TLS ou o processamento de camada 7 não forem necessários, o Azure Load Balancer poderá ser usado no lugar de Gateway de Aplicativo.
Configurando a pilha de balanceamento de carga
Etapa 1: Criar um perfil do Gerenciador de Tráfego
No portal do Azure, clique em Criar um recurso>Rede>Perfil do Gerenciador de Tráfego>Criar.
Insira as seguintes informações básicas:
- Nome: forneça ao seu perfil de Gerenciador de Tráfego um nome de prefixo DNS.
- Método de roteamento: selecione a política de método de roteamento de tráfego. Para obter mais informações sobre os métodos, consulte Sobre os métodos de roteamento de tráfego do Gerenciador de Tráfego.
- Assinatura: selecione a assinatura que contém o perfil.
- Grupo de recursos: selecione o grupo de recursos que contém o perfil. Pode ser um grupo de recursos novo ou existente.
- Local do grupo de recursos: serviço do Gerenciador de Tráfego é global e não está associado a um local. No entanto, você deve especificar uma região para o grupo onde residem os metadados associados com o perfil do Gerenciador de Tráfego. Essa localização não tem impacto sobre a disponibilidade de runtime do perfil.
Clique em Criar para gerar o perfil do Gerenciador de Tráfego.
Etapa 2: Criar os Gateways de Aplicativo
No portal do Azure, no painel esquerdo, clique em Criar um recurso>Rede>Gateway de Aplicativo.
Insira as seguintes informações básicas sobre o gateway de aplicativo:
- Name: o nome do gateway de aplicativo.
- Tamanho do SKU: esse é o tamanho do gateway de aplicativo, as opções disponíveis são Pequeno, Médio e Grande.
- Contagem de instâncias: O número de instâncias, um valor de 2 a 10.
- Grupo de recursos: o grupo de recursos que mantém o gateway de aplicativo. Pode ser um grupo de recursos existente ou um novo.
- Localização: a região do gateway de aplicativo, que é a mesma localização no grupo de recursos. O local é importante porque a rede virtual e o IP público devem estar na mesma localização do que o gateway.
Clique em OK.
Defina a rede virtual, a sub-rede, o IP de front-end e as configurações do ouvinte para o Gateway de Aplicativo. Nesse cenário, o endereço IP de front-end é Público, o que permite que ele seja adicionado, mais tarde, como um ponto de extremidade para o perfil do Gerenciador de Tráfego.
Observação
Caso use HTTPS, selecione HTTPS ao lado do Protocolo no guia do Ouvinte. A opção padrão é HTTP. Você também deve criar e atribuir um certificado SSL. Para obter mais informações, consulte o Tutorial do Gateway de Aplicativo para SSL.
Configurar o roteamento de URL para os gateways de aplicativo
Quando você escolhe um pool de back-end, um Gateway de Aplicativo configurado com uma regra com base em caminho toma um padrão de caminho da URL da solicitação, além da distribuição round robin. Nesse cenário, estamos adicionando uma regra com base em caminho para direcionar qualquer URL com "/images/*" ao pool de servidor de imagem. Para obter mais informações sobre roteamento com base em caminho de configuração de URL para um Gateway de Aplicativo, consulte Criar uma regra com base em caminho para um gateway de aplicativo.
A partir do grupo de recursos, navegue até a instância do gateway de aplicativo criada na seção anterior.
Em Configurações, selecione Pools de back-end e, em seguida, selecione Adicionar para adicionar as VMs que você desejar associar ao pool de back-end de camada da Web.
Digite o nome do pool de back-end e todos os endereços IP dos computadores que residem no pool. Nesse cenário, estamos conectando dois pools de servidores de back-end de máquinas virtuais.
Em Configurações de Gateway de Aplicativo, selecione Regras e, em seguida, clique no botão Com base em caminho para adicionar uma regra.
Configure a regra fornecendo as informações a seguir.
Configurações básicas:
- Nome: um nome amigável para a regra que está acessível no portal.
- Ouvinte: ouvinte usado para a regra.
- Pool de back-end padrão: pool de back-end a ser usado com a regra padrão.
- Configurações HTTP padrão: as configurações HTTP a serem usadas para a regra padrão.
Regras com base no caminho:
- Nome: um nome amigável da regra com base em caminho.
- Caminhos: a regra de caminho usada para encaminhar o tráfego.
- Pool de back-end: pool de back-end a ser usado com esta regra.
- Configuração HTTP: as configurações HTTP a serem usadas com esta regra.
Importante
Caminhos: caminhos válidos devem começar com "/". O caractere curinga "*" só é permitido no final. Exemplos válidos são /xyz, /xyz* ou /xyz/*.
Etapa 3: Adicionar Gateways de Aplicativo aos pontos de extremidade do Gerenciador de Tráfego
Nesse cenário, o Gerenciador de Tráfego está conectado a instâncias do gateway de aplicativo (conforme definido nas etapas acima) que residem em diferentes regiões. Agora que os gateways de aplicativo estão configurados, a próxima etapa é conectar-se ao nosso perfil do Gerenciador de Tráfego.
Abra o seu perfil do Gerenciador de Tráfego. Para fazer isso, procure no seu grupo de recursos ou procure o nome do perfil do Gerenciador de Tráfego em Todos os Recursos.
No painel esquerdo, selecione Pontos de Extremidadee, em seguida, clique em Adicionar para adicionar um ponto de extremidade.
Crie um ponto de extremidade inserindo as seguintes informações:
- Tipo: selecione o tipo de ponto de extremidade para o balanceamento de carga. Nesse cenário, selecione ponto de extremidade do Azure, já que estamos nos conectando com as instâncias de gateway de aplicativo que foram configuradas anteriormente.
- Nome: insira o nome do ponto de extremidade.
- Tipo de recurso de destino: selecione o endereço IP público e, na configuração do Recurso de destino, selecione o IP público do gateway de aplicativo configurado anteriormente.
Agora você pode testar a instalação acessando-a com o DNS do seu perfil do Gerenciador de Tráfego (neste exemplo:
TrafficManagerScenario.trafficmanager.net). Envie novamente solicitações, ativar VMs ou desativar VMs e servidores Web que foram criados em regiões diferentes. Também é possível alterar e testar diferentes configurações de perfil do Gerenciador de Tráfego.
Etapa 4: criar um balanceador de carga
Neste cenário, o balanceador de carga distribui conexões entre a camada da Web e os bancos de dados em um cluster de alta disponibilidade.
Se o cluster do banco de dados de alta disponibilidade estiver usando o Always On do SQL Server, consulte Configurar um ou mais ouvintes do Grupos de Disponibilidade Always On, para obter instruções passo a passo.
Para obter mais informações sobre como configurar um balanceador de carga interno, consulte Criar um balanceador de carga interno no portal do Azure.
- No portal do Azure, no painel esquerdo, clique em Criar um recurso>Rede>Balanceador de carga.
- Escolha um nome para o balanceador de carga.
- Defina o Tipo para Interno e escolha a rede virtual e a sub-rede apropriadas para o balanceador de carga residir.
- Em Atribuição de endereço IP, selecione Dinâmico ou Estático.
- Em Grupo de recursos, escolha o grupo de recursos para o balanceador de carga.
- Em Local, escolha a região apropriada para o balanceador de carga.
- Clique em Criar para gerar o balanceador de carga.
Conectar uma camada de banco de dados de back-end ao balanceador de carga
A partir do grupo de recursos, encontre o balanceador de carga que foi criado nas etapas anteriores.
Em Configurações, clique em Pools de back-end e clique em Adicionar para adicionar um pool de back-end.
Digite o nome do pool de back-end.
Adicione máquinas individuais ou uma conjunto de disponibilidade para o pool de back-end.
Configurar uma investigação
No seu balanceador de carga, abaixo de Configurações, selecione Investigações e, em seguida, clique em Adicionar para adicionar uma investigação.
Digite o nome para a investigação.
Selecione o Protocolo para a investigação. Para um banco de dados, é ideal utilizar uma investigação TCP em vez de uma investigação HTTP. Para saber mais sobre investigações de balanceador de carga, consulte Noções básicas sobre as investigações do balanceador de carga.
Digite a Porta do banco de dados a ser utilizada ao acessar a investigação.
Em Intervalo , especifique a frequência de investigação do aplicativo.
Em Limite não íntegro, especifique o número de falhas de investigação contínuas que devem ocorrer para a VM de back-end ser considerada não íntegra.
Clique em OK para criar a investigação.
Configuração de regras de balanceamento de carga
- Em Configurações do balanceador de carga, selecione Regras de balanceamento de carga e, em seguida, clique em Adicionar para criar uma regra.
- Insira o Nome da regra de balanceamento de carga.
- Escolha o Endereço de IP de front-end do balanceador de carga, o Protocolo e a Porta.
- Em Porta de back-end, especifique a porta a ser usada no pool de back-end.
- Selecione o Pool de back-end e a Investigação criados nas etapas anteriores para aplicar a regra.
- Em Persistência da sessão, escolha como você deseja que as sessões persistam.
- Em Tempos limite de ociosidade, especifique o número de minutos antes de um tempo limite de ociosidade.
- Em IP flutuante, selecione Desabilitado ou Habilitado.
- Clique em OK para criar a regra.
Etapa 5: Conectar VMs de camada da Web ao balanceador de carga
Agora podemos configurar o endereço IP e a porta de front-end do balanceador de carga dos aplicativos em execução em suas VMs de camada da Web para qualquer conexão de banco de dados. Essa configuração é específica para o aplicativo que é rodado nessas VMs. Para configurar o endereço IP de destino e a porta, consulte a documentação do aplicativo. Para localizar o endereço IP de front-end, navegue até o pool de IP de front-end nas Configurações do balanceador de carga no portal do Azure.
