¿Qué es el equilibrio de carga de DNS y cómo funciona?

El equilibrio de carga de DNS distribuye el tráfico de red entrante entre varios servidores o recursos para mejorar la disponibilidad, escalabilidad y rendimiento de un servicio o aplicación repartiendo la carga entre varias instancias de servidor. Presenta una forma sencilla y eficiente de lograr la distribución de carga entre varios servidores.

El DNS suele describirse como la agenda telefónica de Internet porque traduce los nombres de dominio de los sitios web (como f5.com o amazon.com) en direcciones IP numéricas que los servidores utilizan para identificar los sitios web y los dispositivos conectados a Internet. Este proceso se denomina resolución DNS. Durante la resolución DNS, el navegador de un usuario se pone en contacto con un servidor DNS para solicitar la dirección IP numérica correcta del sitio web de destino.

El proceso de resolución DNS busca la dirección IP asociada al nombre de dominio solicitado consultando a los servidores DNS del dominio el registro D, o registro de dirección, que asigna nombres de dominio a una o más direcciones IP. El proceso de resolución DNS también puede encontrar un registro CNAME (Canonical Name), que asigna un nombre de dominio a otro nombre de dominio como alias, o entre un dominio principal y subdominios.

Hoy en día, la mayoría de los dominios emplean múltiples servidores DNS para protegerse contra fallos del servidor o para gestionar grandes volúmenes de tráfico. Cada una de estas diferentes instancias de servidor, todas con una dirección IP diferente, puede gestionar las peticiones entrantes para el dominio, por lo que la consulta DNS devuelve una lista de múltiples direcciones IP en respuesta a la consulta DNS. Un equilibrador de carga de DNS utiliza varios métodos o reglas para elegir qué dirección IP compartir en respuesta a una consulta DNS, asegurando que el tráfico de conexión se distribuye a través de múltiples servidores disponibles.

Un registro CNAME también puede ser útil en el equilibrio de carga de DNS, ya que permite que un único nombre de dominio se resuelva a la misma dirección IP que otro dominio: un CNAME puede configurarse para que apunte al nombre de dominio de un equilibrador de carga o al nombre de dominio principal que utiliza el equilibrio de carga.

El equilibrio de carga de DNS reparte el tráfico de red entrante entre varias instancias de servidor, distribuyendo la carga y mejorando la disponibilidad y el rendimiento de la aplicación o servicio. Si un servidor deja de estar disponible o se sobrecarga, el solucionador DNS seguirá proporcionando direcciones IP para los servidores restantes, lo que garantiza la redundancia y la capacidad de conmutación por error.

El equilibrio de carga DNS y el equilibrio de carga tradicional tienen propósitos similares, pero operan en diferentes capas de la pila de red y tienen algunas diferencias clave.

El equilibrio de carga de DNS funciona en el nivel DNS de la capa de aplicación 7 y utiliza el protocolo de datagramas de usuario (UDP) en la capa de transporte del modelo TCP/IP para transportar datos, aunque se prefiere UDP a TCP para DNS por su velocidad y paquetes ligeros.

La implementación del equilibrio de carga de DNS es relativamente sencilla en comparación con otras soluciones de equilibrio de carga y resulta especialmente beneficiosa para pequeñas y medianas empresas con limitaciones presupuestarias. No requiere configuraciones complejas ni hardware o software de equilibrio de carga dedicados, por lo que resulta accesible para organizaciones con recursos de TI limitados. El equilibrio de carga de DNS también puede configurarse para dirigir a los usuarios a servidores de diferentes regiones geográficas, lo que resulta especialmente útil para organizaciones con presencia global, ya que puede dirigir el tráfico a la instancia de aplicación más cercana o enrutar el tráfico para el cumplimiento del RGPD.

Por otro lado, el equilibrio de carga tradicional funciona en la capa de transporte 4 o en la capa de aplicación 7. Los equilibradores de carga de capa 4 actúan sobre los datos que se encuentran en los protocolos de capa de red y transporte (IP, TCP, UDP). Los equilibradores de carga de capa 7 distribuyen las peticiones basándose en los datos que se encuentran en los protocolos de capa de aplicación, como HTTP. Estos equilibradores de carga suelen ser dispositivos dedicados que utilizan hardware o software para distribuir las peticiones de los clientes entre un grupo de servidores o instancias de servidor.

Estos equilibradores de carga ofrecen funciones más avanzadas y un control más preciso de la distribución del tráfico. La distribución de las peticiones de los clientes suele estar controlada por un dispositivo o servicio de equilibrado de carga dedicado, que puede tomar decisiones dinámicas en función del rendimiento y otros factores. Estos dispositivos o servicios de equilibrado de carga también pueden realizar algoritmos más avanzados e incluir comprobaciones de estado para supervisar el estado de los servidores y eliminar o redirigir automáticamente el tráfico de los servidores en mal estado a otros en buen estado, lo que proporciona una mayor disponibilidad y tolerancia a fallos.

DNS round robin es una forma básica de equilibrio de carga que se basa en DNS para distribuir las solicitudes de los clientes mediante un ciclo a través de una lista de direcciones IP asociadas a diferentes servidores. Cada solicitud de cliente se envía automáticamente a la siguiente dirección IP de la lista. DNS round robin es relativamente sencillo de configurar y gestionar porque solo requiere la configuración de varios registros D asociados a diferentes direcciones IP. Los cambios se realizan actualizando estos registros D. Sin embargo, no tiene necesariamente en cuenta el estado del servidor; si un servidor deja de estar disponible, el equilibrio de carga DNS round robin puede seguir dirigiendo el tráfico hacia él hasta que el registro DNS se actualice manualmente.

Por otro lado, las técnicas avanzadas de equilibrio de carga son más completas y suelen incluir algoritmos sofisticados, comprobaciones de estado y funciones de gestión del tráfico para distribuirlo de forma eficiente y garantizar una alta disponibilidad, escalabilidad y rendimiento optimizado. Estos mecanismos de distribución incluyen round robin ponderado, conexiones mínimas o enrutamiento basado en el tiempo de respuesta para una distribución y gestión del tráfico más eficiente y dinámica, lo que las hace adecuados para entornos complejos y de alta demanda.

El equilibrio de carga desempeña un papel crucial en la gestión y optimización del flujo de tráfico en los entornos de red modernos, ya que ayuda a ofrecer una experiencia de usuario fluida y con capacidad de respuesta, al tiempo que mantiene la disponibilidad y capacidad de respuesta del sistema, incluso con cargas pesadas o cuando se producen fallos en el servidor.

El equilibrio de carga de DNS permite distribuir el tráfico de red entre varios servidores o centros de datos, lo que es especialmente importante para la entrega de contenido y la gestión de grandes volúmenes de tráfico, como en sitios web de comercio electrónico, plataformas de medios sociales y servicios de streaming en línea. Ayuda a garantizar que ningún servidor se vea desbordado o congestionado por el tráfico mientras otros permanecen infrautilizados, lo que favorece una utilización óptima de los recursos y ayuda a evitar la sobrecarga de los servidores.

El equilibrio de carga de DNS también ayuda a ofrecer una alta disponibilidad. Al distribuir el tráfico entrante entre varios servidores o instancias de servidor, se reduce el riesgo de un único punto de fallo. Si un servidor deja de estar disponible debido a un fallo de hardware, mantenimiento u otros problemas, el equilibrador de carga puede redirigir el tráfico a los servidores disponibles, minimizando el tiempo de inactividad del servicio.

A medida que crece la demanda de un servicio o aplicación, el equilibrio de carga permite escalar fácilmente los recursos mediante la adición horizontal de más servidores al conjunto. Esta escalabilidad es fundamental para gestionar el aumento del tráfico y garantizar que el sistema pueda dar cabida a una base de usuarios creciente sin degradación del rendimiento. Los equilibradores de carga pueden tener en cuenta factores como la carga del servidor, la tolerancia a fallos y la proximidad al cliente para garantizar que los usuarios experimenten una baja latencia y tiempos de respuesta rápidos.

La elección de la estrategia de equilibrio de carga depende de los requisitos y limitaciones específicos de la aplicación u organización, y puede depender de factores como la arquitectura de la base de datos, la naturaleza de la aplicación, la capacidad del servidor y las características de la carga de trabajo.

El round robin ponderado es una estrategia de equilibrio de carga que asigna diferentes pesos o prioridades a varios nodos de servidor en un grupo, influyendo en la distribución de las peticiones entrantes de los clientes. Esta estrategia es particularmente útil cuando se trata de servidores que tienen diferentes especificaciones de hardware o capacidades de rendimiento. Al asignar pesos, los servidores más potentes manejan una mayor parte del tráfico.

Este enfoque tiene en cuenta la proximidad geográfica de los clientes a las distintas ubicaciones de los servidores y utiliza ponderaciones para influir en la distribución de las peticiones de los clientes. El equilibrador de carga conoce las ubicaciones geográficas tanto de las peticiones de los clientes como de las ubicaciones de los servidores o centros de datos disponibles. Esta información se utiliza para identificar la ubicación del servidor más cercana u óptima para atender la petición. El equilibrado de carga geográfico es especialmente útil para organizaciones con una base de usuarios global y múltiples centros de datos o ubicaciones de servidores. Puede garantizar una experiencia de usuario coherente en distintas regiones.

El equilibrio de carga dinámico consiste en realizar ajustes en tiempo real en la distribución del tráfico de red en función del estado actual de los servidores o de la red. Los equilibradores de carga dinámicos supervisan el estado y el rendimiento de los servidores del grupo, comprobando la disponibilidad de los servidores, los tiempos de respuesta, la utilización de la CPU, el uso de la memoria y otras métricas. En función de la información recopilada, el equilibrador de carga dirige dinámicamente las solicitudes entrantes al servidor mejor equipado para gestionar la solicitud. El equilibrio de carga dinámico se utiliza en escenarios en los que los patrones de tráfico son impredecibles, las cargas de tráfico fluctúan con frecuencia o es necesario proporcionar un alto nivel de optimización del rendimiento. Se suele utilizar en centros de datos, entornos de computación de nube, redes de entrega de contenido (CDN) y aplicaciones con cargas de trabajo que cambian rápidamente.

Dado que los equilibradores de carga DNS son herramientas fundamentales para gestionar el tráfico de su sitio web o aplicación, es importante configurarlos y gestionarlos correctamente. Las siguientes prácticas recomendadas pueden ayudarle a garantizar que su equilibrador de carga esté correctamente configurado y sea capaz de satisfacer las demandas de tráfico de sus usuarios y aplicaciones.

Empiece por considerar las necesidades específicas de sus aplicaciones o servicios, incluidos factores como los patrones de tráfico previstos, la distribución geográfica de los usuarios, la sensibilidad a la latencia y la necesidad de alta disponibilidad. Los equilibradores de carga son más eficaces cuando se configuran de acuerdo con patrones de tráfico específicos, así que dedique tiempo a estudiar el tráfico que entra en su sitio web o aplicación y optimice su configuración en consecuencia.

La escalabilidad es una consideración importante para garantizar el futuro de su infraestructura. A medida que su organización y su base de usuarios crecen, es probable que sus necesidades de equilibrio de carga DNS evolucionen. Asegúrese de que su solución de equilibrio de carga puede ampliarse o reducirse en respuesta a las demandas de tráfico; esta elasticidad es valiosa en entornos de nube en los que los recursos pueden aprovisionarse dinámicamente en función de la demanda.

Para obtener el máximo rendimiento de su equilibrador de carga, es fundamental implementar comprobaciones de estado y supervisar continuamente el estado de sus servidores. Supervise todos los recursos del servidor (utilización de la memoria, uso de la CPU, etc.) de forma regular para poder identificar rápidamente cualquier problema potencial y solucionarlo. Elimine o redirija el tráfico de los servidores que no estén en buen estado para mantener una alta disponibilidad.

Revise periódicamente su configuración de equilibrio de carga DNS y realice optimizaciones en función de los cambios en los patrones de tráfico, el rendimiento del servidor y los requisitos de la aplicación.

Seleccione una solución de equilibrio de carga DNS que cumpla sus requisitos. Tenga en cuenta características como el equilibrio de carga geográfica, el enrutamiento ponderado, las comprobaciones de estado, la protección de la seguridad para aplicaciones web y API, y la facilidad de gestión. Aunque las soluciones de equilibrio de carga personalizadas pueden ofrecer un mayor control y personalización, especialmente para organizaciones con requisitos muy específicos, también conllevan responsabilidades de mantenimiento continuo, seguridad y escalabilidad que no deben subestimarse. Los servicios de equilibrio de carga DNS de terceros suelen operar una red distribuida de servidores en múltiples ubicaciones geográficas. Este alcance global les permite dirigir eficazmente a los usuarios al servidor más cercano, reduciendo la latencia y mejorando la experiencia del usuario. Los servicios de terceros también suelen ofrecer una variedad de algoritmos de distribución de carga que le permiten ajustar con precisión cómo se distribuye el tráfico en función de sus necesidades específicas y de las capacidades del servidor. Las soluciones de equilibrio de carga basadas en servicios también están diseñadas para gestionar una amplia gama de aplicaciones.

El equilibrio de carga DNS es una solución eficaz de distribución del tráfico para pequeñas y medianas empresas u organizaciones con recursos informáticos limitados, ya que no exige configuraciones complejas ni hardware o software de equilibrio de carga dedicados.

F5 ofrece servicios de equilibrador de carga de DNS basados en la nube que simplifican las complejidades de implementación y gestión y son totalmente configurables a través de API, con protecciones ante DDoS y WAF integradas y capacidades de recuperación ante desastres. El servicio ofrece enrutamiento global basado en la ubicación para dirigir de forma eficiente el tráfico de aplicaciones a través de entornos para obtener un alto rendimiento y la mejor experiencia de usuario. El sistema supervisa las comprobaciones de estado del sistema para detectar instancias de recursos fallidas o degradadas y redirigir a los clientes para mantener la disponibilidad de las aplicaciones y los servicios. F5 Distributed Cloud DNS Load Balancer proporciona escalado automático global para mantenerse al día con la demanda a medida que aumentan las aplicaciones, cambian los patrones de tráfico y se dispara el volumen de solicitudes, pero con precios basados en la utilidad: solo paga por los servicios que necesita y utiliza.