Microsoft ha recentemente annunciato la disponibilità in Azure degli Standard Load Balancer. Si tratta di load balancer Layer-4, per i protocolli TCP e UDP che, rispetto ai Basic Load Balancer, introducono dei miglioramenti e consentono di avere un controllo più granulare di determinate funzionalità. In questo articolo verranno riportate le caratteristiche principali degli Standard Load Balancer di Azure, al fine di poter avere gli elementi necessari per scegliere la tipologia di bilanciatore più opportuna per le proprie esigenze.
Qualsiasi scenario dove è possibile utilizzare la SKU Basic degli Azure Load Balancer, può essere soddisfatto anche utilizzando la SKU Standard, ma le due tipologie di bilanciatori presentano importanti differenze in termini di scalabilità, funzionalità, livelli di servizio garantito e costo.
Scalabilità
I Load Balancer Standard hanno una maggiore scalabilità, rispetto ai Basic Load Balancer, per quanto riguarda il numero massimo delle istanze (IP Configuration) che possono essere configurate nei pool di backend. La SKU Basic consente di avere fino a 100 istanze, mentre utilizzando la SKU Standard il numero massimo di istanze è pari a 1000.
Funzionalità
Backend pool
Per quanto riguarda i Basic Load Balancer, nei pool di backend, possono risiedere in modo esclusivo:
- Macchine virtuali che si trovano all’interno di un availability set.
- Una singola VM standalone.
- Virtual Machine Scale Set.
Figura 1 – Associazioni possibili nei backend pool dei Basic Load Balancer
Negli Standard Load Balancer invece è consentito inserire nei pool di backend qualsiasi macchina virtuale attestata su una determinata virtual network. Lo scope di integrazione in questo caso non è infatti l’availability set, come per i load balancer Basic, ma è la virtual network e tutti i relativi concetti ad essa associati. Un requisito da tenere in considerazione, per poter inserire nei backend pool degli Standard Load Balancer le macchine virtuali, è che queste non devono avere IP pubblici associati oppure devono avere IP Pubblici con SKU Standard.
Figura 2 – Associazione nei backend pool degli Standard Load Balancer
Availability Zones
Gli Standard Load Balancer contemplano scenari di integrazione con le Availability Zones, nelle region che comprendono questa funzionalità. Per maggiori dettagli a riguardo è possibile consultare questo specifico documento Microsoft, che riporta i concetti principali e le linee guida di implementazione.
Alta disponibilità delle porte
I load balancer con SKU Standard, di tipologia “Internal”, consentono di bilanciare i flussi TCP e UDP su tutte le porte simultaneamente. Per farlo, nella regola di load-balancing, c’è la possibilità di abilitare l’opzione “HA Ports”:
Figura 3 – Configurazione rule di bilaciamento con opzione “HA Ports” abilitata
Il bilanciamento avviene per flusso, il quale è determinato dai seguenti elementi: source IP address, source port, destination IP address, destination port, e protocollo. Questa funzionalità risulta particolarmente utile in scenari dove vengono utilizzate delle Network Virtual Appliances (NVAs) che richiedono scalabilità. Questa nuova funzionalità consente di migliorare le attività richieste relative ad implementazioni in HA delle NVAs.
Figura 4 – Architettura di rete che prevede l’utilizzo del LB con opzione “HA Ports” abilitata
Un altro possibile utilizzo di questa funzionalità è quando si ha la necessità di bilanciare un elevato numero di porte.
Per maggiori dettagli in merito all’opzione “HA Ports” è possibile consultare la documentazione ufficiale.
Diagnostica
I Load Balancer Standard introducono le seguenti funzionalità in termini di capacità diagnostica:
- Multi-dimensional metrics: si possono recuperare differenti metriche che consentono di consultare, in tempo reale, lo stato di utilizzo dei load balancer, sia pubblici che interni. Queste informazioni risultano particolarmente utili anche per operazioni di troubleshooting.
Figura 5 – Metriche dei Load Balancer dal portale Azure
- Resource Health: in Azure Monitor si ha la possibilità di consultare lo stato di salute dei Load Balancer Standard (al momento disponibile solo per i Load Balancer Standard di tipologia Public).
Figura 6 – Resource health del Load Balancer in Azure Monitor
Si può inoltre consultare lo storico dello stato di health:
Figura 7 – Health history del Load Balancer
Tutti i dettagli relativi alla diagnostica, dei Load Balancer Standard, possono essere consultati nella documentazione ufficiale.
Sicurezza
I Load Balancer con SKU standard sono configurati di default in modo sicuro in quanto, per consentire il funzionamento, è necessario avere un Network Security Group (NSG) dove il flusso di traffico viene consentito in modo esplicito. Come riportato in precedenza, i Load Balancer Standard sono completamente integrati nella virtual network, la quale è caratterizzata dal fatto che è privata e di conseguenza chiusa. I Load Balancer Standard e gli IP Pubblici Standard vengono utilizzati per consentire l’accesso alle virtual network dall’esterno e ora di default è necessario configurare un Network Security Group (chiuso di default) per consentire il traffico voluto. Nel caso non sia presente un NSG, attestato sulla subnet oppure sulla NIC della macchina virtuale, non sarà consentito il relativo accesso da parte del flusso di rete proveniente dal Load Balancer Standard.
I Load Balancer Basic sono invece di default aperti e la configurazione di un Network Security Group è opzionale.
Connessioni in Outbound
I Load Balancer in Azure supportano scenari di connettività sia in inbound che in outbound. I Load Balancer Standard, rispetto ai Load Balancer Basic, si comportano in modo differente per quanto riguarda le connessioni in outbound.
Per effettuare il mapping degli indirizzamenti IP interni e privati della propria virtual network verso gli indirizzi IP pubblici dei Load Balancer viene utilizzata la tecnica Source Network Address Translation (SNAT). I Load Balancer Standard introducono un nuovo algoritmo per avere politiche di SNAT più robuste, scalabili e precise, che consentono di avere una maggiore flessibilità e di disporre di nuove funzionalità.
Utilizzando i Load Balancer Standard è opportuno considerare i seguenti aspetti per quanto riguarda gli scenari di outbound:
- Devono essere creati in modo esplicito per consentire alle macchine virtuali la connettività in uscita e sono definiti sulla base delle regole di bilanciamento in ingresso.
- Le regole di bilanciamento definiscono come avvengono le politiche di SNAT.
- In presenza di più frontend, vengono utilizzati tutti i frontend e per ognuno di questi si moltiplicano le porte SNAT preallocate disponibili.
- Si ha la possibilità di scegliere e controllare se uno specifico frontend non lo si vuole utilizzare per le connessioni in uscita.
Nei Basic Load Balancer, in presenza di più frontend IP Pubblici, viene scelto un singolo frontend per essere utilizzato nei flussi in uscita. Questa selezione non può essere configurata e avviene in modo casuale.
Per designare un indirizzo IP specifico è possibile seguire la procedura descritta in questa sezione della documentazione Microsoft.
Operazioni di Management
I Load Balancer di tipologia Standard consentono l’abilitazione delle operazioni di management in modo più rapido, tanto da portare i tempi di esecuzione di queste operazioni al di sotto dei 30 secondi (contro i 60-90 secondi necessari per i Load Balancer con SKU Basic). I tempi di modifica dei pool di backend sono dipendenti anche dalla dimensione degli stessi.
Altre differenze
Al momento per i Public Load Balancer di tipologia Standard non è possibile prevedere l’utilizzo di un indirizzo IPv6 pubblico:
Figura 8 – IPv6 pubblico per i Public Load Balancer
Service-Level Agreement (SLA)
Un importante aspetto da tenere in considerazione, nella scelta della SKU più opportuna per le diverse architetture, è il livello di servizio che si deve garantire (SLA). Utilizzando i Load Balancer Standard viene garantito che un Load Balancer Endpoint, che serve due o più istanze di macchine virtuali in stato di salute, sarà disponibile temporalmente con uno SLA del 99.99%.
I Load Balancer Basic non garantisco questo SLA.
Per maggiori dettagli a riguardo è possibile consultare l’articolo specifico SLA for Load Balancer.
Costo
Mentre per i Load Balancer Basic non sono previsti dei costi, per i Load Balancer Standard sono previsti dei costi di utilizzo in base ai seguenti elementi:
- Numero delle regole di load balancing configurate.
- Quantità dei dati processati in ingresso e in uscita.
Non sono invece previsti costi specifici per le regole di NAT.
Nella pagina dei costi dei Load Balancer possono essere consultati i dettagli e le cifre.
Migrazione tra SKUs
Per i Load Balancer non è previsto il passaggio dalla SKU Basic alla SKU Standard e viceversa. Ma è necessario prevedere una migrazione in side by side, tenendo in considerazione le differenze funzionali precedentemente descritte.
Conclusioni
L’introduzione dei Load Balancer Standard in Azure consente di disporre di nuove funzionalità e garantiscono una maggiore scalabilità. Queste caratteristiche potrebbero consentire di non dover utilizzare, in scenari specifici, soluzioni di bilanciamento offerte da vendor di terze parti. Rispetto ai Load Balancer tradizionali (SKU Basic) cambiano diversi principi di funzionamento e hanno caratteristiche distinte in termini di costi e SLA, che è bene valutare attentamente per poter scegliere la tipologia di Load Balancer più opportuna, sulla base dell’architettura che si deve realizzare.
