Como funciona um Load Balance e como implementar utilizando Nginx.

O que é um Load Balance e para que serve?

Descrevendo de maneira mais técnica: o Load balance é uma técnica que distribui o tráfego entre servidores para otimizar o desempenho e a confiabilidade de uma rede ou sistema.

Dessa forma, é possível que, por exemplo, um site de comércio eletrônico distribua o tráfego entre vários servidores para lidar com um grande número de visitantes simultâneos, mantendo o site rápido e disponível.

O legal do Load Balance é a possibilidade de passar um "peso" para dizer qual servidor vai receber mais requisições de acordo com a configuração, vamos ver mais adiante.

Como implementar um Load Balance?

Para implementar um Load Balance, vamos utilizar um Software bem famoso estabilizado no mercado que permita que manipulemos um/o servidor HTTP, o Nginx.

Nginx é um servidor leve de HTTP, proxy reverso, proxy de e-mail IMAP/POP3, feito por Igor Sysoev em 2005, sob licença BSD-like 2-clause. O Nginx consome menos memória que o Apache, pois lida com requisições Web do tipo “event-based web server”; e o Apache é baseado no “process-based server”, podendo trabalhar juntos.

Nesse post não estarei ensinando a instalar o Nginx, apenas como configurar um Load Balance.

Arquitetura

Nosso desenho vai funcionar da seguinte forma:

Toda vez que chegar uma requisição na porta 8000 (de acordo com a configuração)
Vai ser redirecionado para o nosso servidor Nginx
Quando chegar no Nginx, ele vai fazer o redirecionamento pelo Load Balance de acordo com os servidores configurados

Implementação

Para este exemplo, estarei utilizando 2 aplicações em Spring Boot Java, mas você pode utilizar qualquer tecnologia que deseja ou framework.

Criei dois projetos no Spring Initializr só contendo a dependência do Spring Web.

Após a criação dos projetos, fiz uma controller em cada projeto bem simples:

Servidor 1:

// imports

@RestController
@RequestMapping("/")
public class Server1Controller {

    @GetMapping()
    public ResponseEntity get() {
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.OK).body("Olá, server 1");
    }
}

Servidor 2

// imports

@RestController
@RequestMapping("/")
public class Server2Controller {

    @GetMapping()
    public ResponseEntity get() {
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.OK).body("Olá, server 2");
    }
}

Não pode esquecer de trocar a porta da segunda ou primeira aplicação, vai da sua escolha:

server.port=8081

Após rodar as duas aplicações, vamos ter as seguintes respostas rodando o comando curl:

Boa, vemos que as duas aplicações estão rodando como desejado. Agora vamos para o Load Balance.

Para configurarmos o Load Balance, precisamos editar o arquivo de configuração do Nginx, o nginx.conf:

http {
  upstream spring-project {
    server localhost:8080;
    server localhost:8081;
  }

  server {
    listen 8000;
    server_name 127.0.0.1;

    location / {
      proxy_pass http://spring-project;
    }
  }
}

Vou explicar o arquivo acima:

O bloco http é onde a configuração do servidor HTTP do Nginx é definida. Dentro desse bloco temos a definição de um grupo de servidores, chamado spring-project usando a diretiva upstream. Com isso, definimos um grupo de servidores que será usado para o balanceamento de carga, no caso temos 2 servidores:

127.0.0.1:8080
127.0.0.1:8081

Que por acaso, são nossos dois servidores que já estão rodando nossa aplicação Spring.

Mais abaixo há um bloco de server, que é a nossa configuração do servidor que vai ouvir na porta 8000 e responder requisições que venham do host 127.0.0.1, dentro da localização padrão /. A partir disso o Nginx vai redirecionar todo o tráfego para os servidores dentro de spring-project, vamos ver?

Olha que legal! De quatro requisições realizadas, ele balanceou todas as quatro, então duas foram para o servidor 1 e duas foram para o servidor 2. Se eu quisesse modificar isso? Se eu quisesse que o servidor 1 recebesse três requisições a cada quatro?

É possível. Tem uma propriedade do nginx, chamado weight, que é o peso do balanceamento definido no servidor. Dessa forma, é possível influenciar ainda mais os algoritmos de balanceamento de carga nginx. Só alterar o arquivo nginx.conf dessa forma:

server localhost:8080 weight=3;

Obs: se o weight não é passado, o padrão é 1

Vamos ver como ficou após as alterações.

Pronto. De cada quatro requisições, três caíram no servidor 1 e uma caiu no servidor 2.

Chegamos ao final. Espero que tenham gostado, deixarei aqui alguns links de referência.

Using nginx as HTTP load balance
Simple Load Balancing
Nginx

Um abraço e bons estudos! Até mais!

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