Load Balancer - Layer 4 vs Layer 7

Projeto para mostrar as diferenças entre um Load Balancer que atua na Layer 4 e um que atua na Layer 7.

Notas

LB é uma solução de rede utilizada para distribuir tráfego para multiplos servidores disponíveis. LB ajudam a distribuir a carga entre um conjunto de recursos disponíveis. O cliente enxerga apenas o LB e este enxerga todos os recursos.

• melhora a disponibilidade e responsividade da aplicação
• ajudar a evitar a sobrecarga de um servidor
• provê para o cliente um ponto único de acesso aos servidores
• existem diferentes algoritmos de balanceamento

Algoritmos de balanceamento:

• round robin
• last connection method
• least response time method
• hashing methods
• last bandwidth method

O LB pode atuar nas camadas 4 e 7 do modelo OSI.

Layer 4

O LB atua apenas na camada de transporte, tomando decisões apenas em TCP e UDP. Não enxerga o conteúdo da requisição, apenas redireciona para o servidor de destino alterando o IP (NAT).

Vantagens:

• LB simples
• eficiente (não olha os dados)
• mais seguro
• apenas 1 conexão TCP
• utiliza NAT

Contras:

• LB não é inteligente
• não aplicável para microservices
• não é cacheável

Layer 7

O LB atua na camada de aplicação, podendo tomar decisões baseadas no TCP, UDP ou no protocolo da aplicação (HTTP, SSL, etc). Para cada requisição que ele recebe, é criado uma nova conexão para o servidor de destino, tendo assim duas conexões para cada cliente.

Vantagens:

• LB pode ser inteligente
• cacheável
• bom para microservices

Desvantagens:

• mais caro computacionalmente
• descripta os dados (termina o TLS)
• duas conexões TCP (dois timeouts)
• precisa compartilhar o certificado TLS

Configurações

LB Layer 4

O LB Layer 4 (configuração lb-layer-4.cfg) está configurado para atuar somente no nível de TCP:

mode tcp

LB Layer 7

O LB Layer 7 (configuração lb-layer-7.cfg) está configurado para atuar no HTTP:

mode http

E como temos duas conexões, podemos ter dois timeouts diferentes:

timeout client 30000
timeout server 10000

Rodar

No Docker Compose estão declarados:

• servidor 1
• servidor 2
• LB Layer 4
• LB Layer 7

Para rodar:

docker-compose up

Para fazer uma requisição:

# servidor 1
curl http://localhost:4444

# servidor 2
curl http://localhost:5555

# LB Layer 4
curl http://localhost:8080

# LB Layer 7
curl http://localhost:9090/server1
curl http://localhost:9090/server2

Note que os logs para as requisições vindas do LB Layer 7 têm o IP de origem diferente e um header x-forwarded-for.

Referências

• What is Load Balancing