Visão geral do balanceador de carga de aplicativo externo

Neste documento, apresentamos os conceitos necessários para configurar um balanceador de carga de aplicativo externo.

O balanceador de carga de aplicativo externo é um balanceador de carga global da camada 7 baseado em proxy que permite executar e escalonar serviços atrás de um único endereço IP externo. O balanceador de carga de aplicativo externo distribui o tráfego HTTP e HTTPS para back-ends hospedados em várias plataformas doGoogle Cloud , como Compute Engine, Google Kubernetes Engine (GKE) e Cloud Storage, bem como back-ends externos conectados pela Internet ou por conectividade híbrida. Para detalhes, consulte Visão geral do balanceador de carga de aplicativo: casos de uso.

Modos de operação

É possível configurar um balanceador de carga de aplicativo externo nos seguintes modos:

• Balanceador de carga de aplicativo externo global. Esse é um balanceador de carga global que é implementado como um serviço gerenciado no Google Front Ends (GFEs). Ele usa o proxy Envoy de código aberto para oferecer suporte a recursos de gerenciamento de tráfego avançado, como espelhamento de tráfego, divisão de tráfego baseada em peso e transformações de cabeçalho com base em solicitação ou resposta.
• Balanceador de carga de aplicativo clássico. Este é o balanceador de carga de aplicativo externo clássico que é global no nível Premium, mas pode ser configurado para ser regional no nível Standard. Esse balanceador de carga é implementado no Google Front Ends (GFEs). Os GFEs são distribuídos globalmente e funcionam em conjunto usando a rede global e o plano de controle do Google.
• Balanceador de carga de aplicativo externo regional. Esse é um balanceador de carga regional implementado como um serviço gerenciado no proxy Envoy de código aberto. Ele inclui recursos avançados de gerenciamento de tráfego, como espelhamento de tráfego, divisão de tráfego baseada em peso e transformações de cabeçalho com base em solicitação ou resposta.

Identificar o modo

   gcloud compute forwarding-rules describe FORWARDING_RULE_NAME
   

Arquitetura

Os seguintes recursos são necessários para uma implantação externa do balanceador de carga de aplicativo:

• Somente para balanceadores de carga de aplicativo regionais externos, uma sub-rede somente proxy é usada para enviar conexões do balanceador de carga para os back-ends.

• Uma regra de encaminhamento externo especifica um endereço IP externo, uma porta e um proxy HTTP(S) de destino. Os clientes usam o endereço IP e a porta para se conectar ao balanceador de carga.

• Um proxy HTTP(S) de destino recebe uma solicitação do cliente. O proxy HTTP(S) avalia a solicitação usando o mapa de URLs para tomar decisões de roteamento de tráfego. O proxy também pode autenticar comunicações usando certificados SSL.

  • No balanceamento de carga HTTPS, o proxy HTTPS de destino usa certificados SSL para provar a identidade aos clientes. Um proxy HTTPS de destino é compatível com um número documentado de certificados SSL.

• O proxy HTTP(S) usa um mapa de URLs para fazer a determinação do roteamento com base em atributos HTTP, como caminho de solicitação, cookies ou cabeçalhos. Com base na decisão de roteamento, o proxy encaminha as solicitações do cliente para serviços ou buckets de back-end específicos. O mapa de URLs pode especificar outras ações, como o envio de redirecionamentos para clientes.

• Um serviço de back-end distribui as solicitações para back-ends íntegros. Os balanceadores de carga de aplicativo externos globais também são compatíveis com buckets de back-end. Um ou mais back-ends precisam estar conectados ao serviço de back-end ou bucket de back-end.

• Uma verificação de integridade monitora periodicamente a prontidão de seus back-ends. Isso reduz o risco de que solicitações sejam enviadas para back-ends que não podem atender à solicitação.

• Regras de firewall para que os back-ends aceitem sondagens de verificação de integridade. Os balanceadores de carga de aplicativo regionais exigem uma regra de firewall extra para permitir que o tráfego da sub-rede somente proxy atinja os back-ends.

Global

Este diagrama mostra os componentes de uma implantação do balanceador de carga de aplicativo externo global. Essa arquitetura se aplica ao balanceador de carga de aplicativo externo global e ao balanceador de carga de aplicativo clássico no nível Premium.

Regional

Este diagrama mostra os componentes de uma implantação do balanceador de carga de aplicativo externo regional.

Sub-rede somente proxy

Sub-redes somente proxy são necessárias apenas para balanceadores de carga regionais de aplicativos externos.

A sub-rede somente proxy fornece um conjunto de endereços IP que o Google usa para executar proxies Envoy em seu nome. É necessário criar uma sub-rede somente proxy em cada região de uma rede VPC em que você usa balanceadores de carga de aplicativo externos regionais. A flag --purpose dessa sub-rede somente proxy está definida como REGIONAL_MANAGED_PROXY. Todos os balanceadores de carga regionais baseados em Envoy na mesma região e rede VPC compartilham um pool de proxies do Envoy da mesma sub-rede somente proxy. Além disso:

• As sub-redes somente proxy são usadas apenas para proxies Envoy, não para seus back-ends.
• As VMs de back-end ou os endpoints de todos os balanceadores de carga de aplicativo internos em uma região e uma rede VPC recebem conexões da sub-rede somente proxy.
• O endereço IP do balanceador de carga regional externo do aplicativo não está localizado na sub-rede somente proxy. O endereço IP do balanceador de carga é definido pela regra de encaminhamento gerenciada externa, descrita abaixo.

Se você já tiver criado uma sub-rede somente proxy com --purpose=INTERNAL_HTTPS_LOAD_BALANCER, migre a finalidade da sub-rede para REGIONAL_MANAGED_PROXY antes de criar outros balanceadores de carga baseados no Envoy na mesma região da rede VPC.

Regras de encaminhamento e endereços IP

As regras de encaminhamento roteiam o tráfego por endereço IP, porta e protocolo para uma configuração de balanceamento de carga que consiste em proxy de destino, mapa de URL e um ou mais serviços de back-end.

Especificação de endereço IP. Cada regra de encaminhamento fornece um único endereço IP que pode ser usado em registros DNS do aplicativo. Não é necessário nenhum balanceamento de carga baseado no DNS. É possível especificar o endereço IP a ser usado ou permitir que o Cloud Load Balancing atribua um para você.

Especificação da porta. Cada regra de encaminhamento para um balanceador de carga de aplicativo pode referenciar uma única porta de 1 a 65535. Para permitir várias portas, configure várias regras de encaminhamento. É possível configurar várias regras de encaminhamento para usar o mesmo endereço IP externo (VIP) e ter referência ao mesmo proxy HTTP(S) de destino, desde que a combinação geral de endereço IP, porta e protocolo seja exclusiva para cada regra de encaminhamento. Dessa forma, é possível usar um único balanceador de carga com um mapa de URL compartilhado como um proxy para vários aplicativos.

O tipo de regra de encaminhamento, o endereço IP e o esquema de balanceamento de carga usado por balanceadores de carga de aplicativo externos depende do modo do balanceador de carga e de qual nível de serviço de rede o balanceador está.

Confira a lista completa de protocolos compatíveis com as regras de encaminhamento do balanceador de carga de aplicativo em cada modo em Recursos do balanceador de carga.

Regras de encaminhamento e redes VPC

Esta seção descreve como as regras de encaminhamento usadas por balanceadores de carga de aplicativo externos são associadas às redes VPC.

Proxies de destino

Os proxies de destino encerram as conexões HTTP(S) dos clientes. Uma ou mais regras de encaminhamento direcionam o tráfego para o proxy de destino, que consulta o mapa de URLs para determinar como rotear o tráfego para os back-ends.

Não espere que o proxy mantenha a capitalização dos nomes de cabeçalho de solicitação ou resposta. Por exemplo, um cabeçalho de resposta Server: Apache/1.0 pode aparecer no cliente como server: Apache/1.0.

A tabela a seguir especifica o tipo de proxy de destino exigido pelos balanceadores de carga de aplicativo externos.

Além dos cabeçalhos adicionados pelo proxy de destino, o balanceador de carga ajusta outros cabeçalhos HTTP das seguintes maneiras:

• Para o balanceador de carga de aplicativo externo global, os cabeçalhos de solicitação e resposta podem ser convertidos em letras minúsculas.

  A única exceção é quando você usa back-ends globais de NEG da Internet com HTTP/1.1. Para detalhes sobre como os cabeçalhos HTTP/1.1 são processados com NEGs globais da Internet, consulte a Visão geral de NEGs da Internet.

• Para o balanceador de carga de aplicativo clássico, os cabeçalhos de solicitação e resposta são convertidos em letras minúsculas, exceto quando você usa HTTP/1.1. No HTTP/1.1, os cabeçalhos são inseridos corretamente. A primeira letra da chave do cabeçalho e todas as letras após um hífen (-) são exibidas em maiúsculas para preservar a compatibilidade com clientes HTTP/1.1. Por exemplo, user-agent é alterado para User-Agent e content-encoding é alterado para Content-Encoding.

• Alguns cabeçalhos são agrupados. Quando houver várias instâncias da mesma chave de cabeçalho (por exemplo, Via), o balanceador de carga combinará os valores delas em uma lista separada por vírgulas para uma chave de cabeçalho. Serão agrupados somente cabeçalhos com valores que possam ser representados como uma lista separada por vírgulas. Outros cabeçalhos, como Set-Cookie, nunca são agrupados.

Cabeçalho Host

Quando o balanceador de carga faz a solicitação HTTP, o balanceador de carga preserva o cabeçalho Host da solicitação original.

Cabeçalho X-Forwarded-For

O balanceador de carga anexa dois endereços IP ao cabeçalho X-Forwarded-For, separados por uma única vírgula, na seguinte ordem:

1. O endereço IP do cliente que se conecta ao balanceador de carga
2. O endereço IP da regra de encaminhamento do balanceador de carga

Se a solicitação recebida não incluir um cabeçalho X-Forwarded-For, o cabeçalho resultante será o seguinte:

X-Forwarded-For: <client-ip>,<load-balancer-ip>

Se a solicitação recebida já incluir um cabeçalho X-Forwarded-For, o balanceador de carga vai anexar os valores dele ao cabeçalho existente:

X-Forwarded-For: <existing-value>,<client-ip>,<load-balancer-ip>

Remover valores de cabeçalho atuais usando um cabeçalho de solicitação personalizado

É possível remover valores de cabeçalho usando cabeçalhos de solicitação personalizados no serviço de back-end. O exemplo a seguir usa a flag --custom-request-header para recriar o cabeçalho X-Forwarded-For usando as variáveis client_ip_address e server_ip_address. Essa configuração substitui o cabeçalho X-Forwarded-For de entrada apenas pelo cliente e o endereço IP do balanceador de carga.

--custom-request-header=x-forwarded-for:{client_ip_address},{server_ip_address}

Como o software de proxy reverso de back-end pode modificar o cabeçalho X-Forwarded-For

Se os back-ends do balanceador de carga executarem um software de proxy HTTP reverso, ele poderá anexar um ou os dois endereços IP a seguir ao final do cabeçalho X-Forwarded-For:

1. O endereço IP do GFE que se conectou ao back-end. Os endereços IP da GFE estão nos intervalos 130.211.0.0/22 e 35.191.0.0/16.

2. O endereço IP do próprio sistema de back-end.

Como resultado, um sistema upstream pode ver um cabeçalho X-Forwarded-For estruturado da seguinte forma:

<existing-value>,<client-ip>,<load-balancer-ip>,<GFE-ip>,<backend-ip>

Suporte do Cloud Trace

O rastreamento não é compatível com balanceadores de carga de aplicativo. Os balanceadores de carga de aplicativo globais e clássicos adicionam o cabeçalho X-Cloud-Trace-Context se ele não estiver presente. O balanceador de carga de aplicativo externo regional não adiciona esse cabeçalho. Se o cabeçalho X-Cloud-Trace-Context já estiver presente, ele passará pelos balanceadores de carga sem modificações. No entanto, nenhum rastreamento ou intervalo é exportado pelo balanceador de carga.

Mapas de URL

Os mapas de URL definem os padrões de correspondência do roteamento de solicitações baseado em URL aos serviços de back-end apropriados. O mapa de URL permite dividir o tráfego examinando os componentes do URL para enviar solicitações a diferentes conjuntos de back-ends. Um serviço padrão é definido para processar qualquer solicitação que não corresponda a uma regra de host ou de correspondência de caminho especificada.

Em algumas situações, como o exemplo de balanceamento de carga entre regiões, é possível não definir nenhuma regra de URL e depender apenas do serviço padrão.

Os mapas de URL oferecem suporte a vários recursos avançados de gerenciamento de tráfego, como direcionamento de tráfego com base em cabeçalho, divisão de tráfego com base em peso e espelhamento de solicitações. Para ver mais informações, consulte os seguintes tópicos:

• Visão geral do gerenciamento de tráfego para balanceador de carga de aplicativo externo global

• Visão geral do gerenciamento de tráfego para balanceador de carga de aplicativo externo regional

A tabela a seguir especifica o tipo de mapa de URL exigido pelos balanceadores de carga de aplicativo externos em cada modo.