Load balancer: el balanceador de carga

Gracias al load balancing, los accesos a los servidores pueden distribuirse uniformemente mediante una instancia técnica intermedia, el load balancer o balanceador de carga. De este modo, se garantiza una velocidad de acceso estable, lo que resulta fundamental para la captación de leads y clientes.

¿Qué es el load balancing?

El load balancing o balanceo de carga es un método ampliamente utilizado en la tecnología de servidores. Consiste en distribuir las consultas de los usuarios entre varios servidores de forma transparente. Para ello, se emplea un load balancer, que puede implementarse tanto en hardware como en software. Esta tecnología permite asignar varios servidores a un mismo dominio sin generar conflictos de direcciones, ya que todos operan bajo una única URL pública.

Los servidores secundarios se identifican con nombres como www1, www2, www3, etc. Así, el balanceo de carga permite que una página web esté disponible bajo una misma URL, aunque en realidad funcione con varios servidores en segundo plano. Esto evita que se sobrecargue un único servidor, ya que las solicitudes externas se distribuyen entre distintos equipos físicos dentro del clúster. Los usuarios, por lo general, no notan este proceso, ya que la asignación de solicitudes se realiza mediante complejos algoritmos en segundo plano.

El load balancing no solo se aplica a servidores web, sino también a sistemas con múltiples procesadores. En estos casos, el load balancer distribuye las solicitudes uniformemente entre los distintos procesadores, lo que permite generar una mayor capacidad de cálculo.

También en el uso de software de contenedores como Kubernetes, los load balancers desempeñan un papel clave. Se encargan de distribuir de manera eficiente las cargas de trabajo entre los distintos pods.

¿Cómo funciona el load balancing?

Las consultas a un servidor web, como los accesos a una página, llegan primero al load balancer. Este se encarga de la distribución de la carga al redirigir el tráfico a diferentes servidores. El load balancer puede implementarse tanto en hardware como en software, pero el principio de funcionamiento es el mismo: cuando recibe una solicitud, según el método empleado, el dispositivo o el software la redirige al servidor más adecuado.

La base técnica de este proceso es el sistema DNS (Domain Name System). Los usuarios acceden a una web introduciendo una URL, que luego se convierte mediante el DNS en una dirección IP. Esta IP apunta al load balancer, que gestiona la distribución del tráfico. En el mejor de los casos, este proceso es completamente imperceptible para el usuario.

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¿Qué ventajas ofrece un load balancer bien configurado?

Las tres principales ventajas de un balanceador de carga eficiente son:

• Tiempos de acceso optimizados: al distribuir el tráfico entre varios servidores, se reducen los tiempos de respuesta, incluso cuando hay muchas solicitudes simultáneas.
• Mayor tolerancia a fallos: un load balancer mejora la estabilidad del sistema al redirigir automáticamente el tráfico de un servidor sobrecargado o lento hacia otros servidores del clúster. Si un servidor deja de estar disponible, la web alojada seguirá funcionando.
• Mantenimiento del sistema simplificado: el balanceo de carga facilita la administración del servidor, ya que permite realizar configuraciones y actualizaciones sin interrumpir el funcionamiento. El load balancer detecta cuándo un servidor está en mantenimiento y redirige las solicitudes de manera automática.

¿Qué métodos de load balancing existen?

La distribución de las peticiones entrantes depende del algoritmo utilizado. Los algoritmos más populares para el load balancing son: Round Robin, Weighted Round Robin, Least Connections y Weighted Least Connections.

Round Robin

El método Round Robin es un sistema de distribución en el que el load balancer gestiona las solicitudes entrantes en una cola y las reparte de manera secuencial entre los servidores conectados en serie. Cada nueva solicitud se asigna al siguiente servidor de la lista, lo que permite distribuir la carga de manera equitativa dentro del clúster de load balancing. En el Round Robin, todas las solicitudes se tratan por igual, sin considerar la urgencia de la petición o la carga actual de cada servidor. Por ello, este método es más adecuado para entornos en los que todos los servidores cuentan con recursos similares.

Weighted Round Robin

Las limitaciones del algoritmo Round Robin en clústeres de servidores heterogéneos pueden resolverse mediante el método Weighted Round Robin. En este caso, las peticiones entrantes se distribuyen según una ponderación estática de cada servidor, que debe ser definida previamente por el administrador del sistema.

Por ejemplo, se puede asignar un valor de “100” a un servidor con mayor capacidad y un valor de “50” a servidores menos potentes. En este escenario, el load balancer asignará dos solicitudes al servidor con peso 100 por cada una que reciba el servidor con peso 50. El método Weighted Round Robin es especialmente útil en entornos donde los servidores del clúster tienen capacidades de hardware diferentes.

Least Connections

Los algoritmos Round Robin no tienen en cuenta cuántas conexiones activas mantiene cada servidor en un período de tiempo determinado. Esto puede hacer que un servidor acumule muchas conexiones y se sobrecargue, incluso si en total ha recibido menos peticiones que otros. Para evitar este problema, el método Least Connections distribuye las solicitudes según el número de conexiones activas en cada servidor. El load balancer asigna la nueva solicitud al servidor que tenga la menor cantidad de conexiones en ese momento. Este método de load balancing es ideal para clústeres de servidores homogéneos, donde todos los equipos cuentan con recursos similares.

Weighted Least Connections

Si un clúster de servidores tiene capacidades desiguales, en lugar del método Least Connections, es recomendable utilizar un sistema de balanceo de carga basado en la distribución ponderada según las conexiones activas. Este método considera tanto el número de conexiones activas de cada servidor como el peso asignado por el administrador de forma previa. De este modo, se logra una distribución equilibrada de la carga dentro del clúster. El load balancer asigna automáticamente las nuevas solicitudes a los servidores con la menor relación entre el número de conexiones activas y su peso, garantizando así un uso eficiente de los recursos.

¿Qué problemas pueden surgir con el load balancing?

El comercio electrónico suele enfrentarse a problemas específicos con el load balancing. Un ejemplo común es la gestión del carrito de compras. Cuando los usuarios añaden productos, estos se almacenan temporalmente durante la sesión, sin importar qué página visiten dentro del marketplace. Sin embargo, un load balancer estándar distribuiría las consultas entre distintos servidores, lo que podría hacer que el contenido del carrito se pierda al cambiar de servidor.

Para solucionar este problema, se pueden emplear dos enfoques. Por un lado, el load balancer puede basarse en la dirección IP del usuario, asegurando que todas las solicitudes provenientes de la misma IP se dirijan siempre al mismo servidor. Por otro lado, es posible extraer un Session ID de cada consulta, lo que permite al load balancer identificar a qué servidor debe enviarla, garantizando así la coherencia de los datos.

¿Por qué es importante el load balancing?

Si tu negocio depende de Internet, un fallo en el servidor puede tener graves consecuencias. Si solo utilizas un servidor y este colapsa por sobrecarga, tu web dejará de estar disponible para clientes potenciales. Esto genera varios problemas: por un lado, durante la sobrecarga, no podrás generar ingresos, ya que los servicios no podrán reservarse ni se podrán completar las compras. Por otro lado, se reduce la confianza de los clientes, especialmente si el fallo ocurre durante un proceso de compra. En estos casos, los usuarios dudarán de si su pedido se ha registrado correctamente en el sistema.

Incluso si tu negocio no ofrece servicios online, tu página web debe estar siempre accesible, ya que es una de las principales vías para obtener información sobre tu empresa. Si los clientes potenciales buscan detalles sobre tu negocio y no pueden acceder a tu web, es probable que recurran a la competencia. Un load balancer ayuda a minimizar estos riesgos y garantiza la disponibilidad de tu página web.

Implementación del load balancing en empresas

El load balancing puede implementarse tanto mediante soluciones de hardware como de software en un servidor virtual. Existen paquetes profesionales que muchos proveedores ofrecen como Infrastructure-as-a-Service (IaaS) o como parte de la infraestructura de red de una empresa.

Dado que la adquisición de load balancers comerciales suele implicar costes elevados, muchas pequeñas empresas optan por soluciones de código abierto como NGINX. Esta alternativa permite distribuir la carga eficientemente dentro de la red de servidores, garantizando así la alta disponibilidad de páginas web corporativas y otros proyectos online. En el sector del web hosting, el load balancing también suele ofrecerse como una función adicional para servidores en la nube.