GSP216

Visão geral

O balanceamento de carga interno (ILB) do Google Cloud é um serviço essencial para gerenciar e escalonar sua infraestrutura de aplicativos particulares. Ele permite distribuir o tráfego baseado em TCP/UDP de maneira eficiente entre instâncias de máquina virtual internas, garantindo que seus aplicativos estejam altamente disponíveis e com bom desempenho na sua rede privada. Ao fornecer um endereço IP privado único e estável para seus serviços, o ILB simplifica a comunicação interna do aplicativo e aumenta a resiliência do sistema.

Neste laboratório, você vai configurar um serviço interno criando dois grupos gerenciados de instâncias na mesma região, o que representa um padrão de implantação comum para aplicativos altamente disponíveis. Depois, você vai configurar e testar minuciosamente um balanceador de carga interno usando esses grupos de instâncias como back-ends. Essa configuração simula um cenário real em que um aplicativo interno, como um microsserviço, um endpoint de API ou um banco de dados, precisa estar acessível a outros serviços ou aplicativos internos sem exposição à Internet pública.

Objetivos

Neste laboratório, você aprenderá a fazer o seguinte:

• Configurar regras de firewall essenciais para permitir tráfego HTTP seguro e verificações de integridade para back-ends internos.
• Projetar e implementar modelos de instância para implantações de VM consistentes e escalonáveis.
• Criar e gerenciar grupos gerenciados de instâncias para escalonamento automático e autocorreção dos back-ends do aplicativo.
• Configurar e testar um balanceador de carga interno, demonstrando a capacidade dele de distribuir o tráfego interno de modo eficaz e garantir a disponibilidade do serviço.

Configuração e requisitos

Antes de clicar no botão Começar o Laboratório

Leia estas instruções. Os laboratórios são cronometrados e não podem ser pausados. O timer é ativado quando você clica em Iniciar laboratório e mostra por quanto tempo os recursos do Google Cloud vão ficar disponíveis.

Este laboratório prático permite que você realize as atividades em um ambiente real de nuvem, e não em uma simulação ou demonstração. Você vai receber novas credenciais temporárias para fazer login e acessar o Google Cloud durante o laboratório.

Confira os requisitos para concluir o laboratório:

• Acesso a um navegador de Internet padrão (recomendamos o Chrome).

Observação: para executar este laboratório, use o modo de navegação anônima (recomendado) ou uma janela anônima do navegador. Isso evita conflitos entre sua conta pessoal e de estudante, o que poderia causar cobranças extras na sua conta pessoal.

• Tempo para concluir o laboratório: não se esqueça que, depois de começar, não será possível pausar o laboratório.

Observação: use apenas a conta de estudante neste laboratório. Se usar outra conta do Google Cloud, você poderá receber cobranças nela.

Como iniciar seu laboratório e fazer login no console do Google Cloud

1. Clique no botão Começar o laboratório. Se for preciso pagar por ele, uma caixa de diálogo vai aparecer para você selecionar a forma de pagamento. No painel Detalhes do Laboratório, à esquerda, você vai encontrar o seguinte:

   • O botão Abrir Console do Google Cloud
   • O tempo restante
   • As credenciais temporárias que você vai usar neste laboratório
   • Outras informações, se forem necessárias

2. Se você estiver usando o navegador Chrome, clique em Abrir console do Google Cloud ou clique com o botão direito do mouse e selecione Abrir link em uma janela anônima.

   O laboratório ativa os recursos e depois abre a página Fazer Login em outra guia.

   Dica: coloque as guias em janelas separadas lado a lado.

   Observação: se aparecer a caixa de diálogo Escolher uma conta, clique em Usar outra conta.

3. Se necessário, copie o Nome de usuário abaixo e cole na caixa de diálogo Fazer login.

   {{{user_0.username | "Username"}}}

   Você também encontra o nome de usuário no painel Detalhes do Laboratório.

4. Clique em Próxima.

5. Copie a Senha abaixo e cole na caixa de diálogo de Olá.

   {{{user_0.password | "Password"}}}

   Você também encontra a senha no painel Detalhes do Laboratório.

6. Clique em Próxima.

   Importante: você precisa usar as credenciais fornecidas no laboratório, e não as da sua conta do Google Cloud. Observação: se você usar sua própria conta do Google Cloud neste laboratório, é possível que receba cobranças adicionais.

7. Acesse as próximas páginas:

   • Aceite os Termos e Condições.
   • Não adicione opções de recuperação nem autenticação de dois fatores (porque essa é uma conta temporária).
   • Não se inscreva em testes gratuitos.

Depois de alguns instantes, o console do Google Cloud será aberto nesta guia.

Observação: para acessar os produtos e serviços do Google Cloud, clique no Menu de navegação ou digite o nome do serviço ou produto no campo Pesquisar.

Tarefa 1: Configurar regras de firewall de verificação de integridade e HTTP

Regras de firewall adequadas são a base de um ambiente interno com balanceamento de carga seguro e funcional. Elas garantem que apenas o tráfego autorizado chegue aos seus serviços de back-end e que o balanceador de carga possa avaliar com precisão a integridade das suas instâncias.

Defina regras de firewall para permitir o tráfego HTTP para os back-ends e o tráfego TCP do verificador de integridade do Google Cloud.

Acessar a rede my-internal-app

A rede my-internal-app, com as sub-redes subnet-a e subnet-b, e as regras de firewall de tráfego RDP, SSH e ICMP foram configuradas para você.

1. No console, acesse menu de navegação > Rede VPC > Redes VPC.

2. Role para baixo até encontrar my-internal-app com estas sub-redes: subnet-a e subnet-b.

   Todo projeto do Google Cloud começa com a rede default. Além disso, a rede my-internal-app foi criada para você, como parte do seu diagrama de rede.

   Você vai criar os grupos gerenciados de instâncias nas sub-redes subnet-a e subnet-b. Elas estão na região porque o balanceador de carga interno é um serviço regional. Os grupos gerenciados de instâncias vão ficar em zonas diferentes, tornando o serviço imune a falhas relacionadas à zona.

Crie a regra de firewall HTTP

Crie uma regra de firewall para permitir que o tráfego HTTP do balanceador de carga e da Internet chegue aos back-ends (para instalar o Apache neles).

1. Ainda na Rede VPC, clique em Firewall no painel à esquerda.

2. Encontre as regras de firewall app-allow-icmp e app-allow-ssh-rdp.

   Elas já foram criadas para você.

3. Clique em + Criar regra de firewall.

4. Defina os valores a seguir e mantenha o restante como padrão:

   Propriedade	Valor (digite o valor ou selecione a opção conforme especificado)
   Nome	app-allow-http
   Rede	my-internal-app
   Destinos	Tags de destino especificadas
   Tags de destino	lb-backend
   Filtro de origem	Intervalos IPv4
   Intervalos IPv4 de origem	10.10.0.0/16
   Protocolos e portas	Em "Portas e protocolos especificados", marque tcp e digite: 80

Observação: inclua /16 nos intervalos IPv4 de origem para especificar todas as redes.

5. Clique em Criar.

Criar as regras de firewall de verificação de integridade

As verificações de integridade determinam quais instâncias de um balanceador de carga podem receber novas conexões. No balanceamento de carga interno, as sondagens de verificação de integridade para as instâncias com carga balanceada são provenientes de endereços nos intervalos entre 130.211.0.0/22 e 35.191.0.0/16. Suas regras de firewall precisam permitir essas conexões.

1. Ainda na página Regras de firewall, clique em + Criar regra de firewall.

2. Defina os seguintes valores e mantenha o restante como padrão:

   Propriedade	Valor (digite o valor ou selecione a opção conforme especificado)
   Nome	app-allow-health-check
   Rede	my-internal-app
   Destinos	Tags de destino especificadas
   Tags de destino	lb-backend
   Filtro de origem	Intervalos IPv4
   Intervalos IPv4 de origem	130.211.0.0/22 e 35.191.0.0/16
   Protocolos e portas	Em "Portas e protocolos especificados", marque tcp.

Observação: insira os dois intervalos IPv4 de origem um de cada vez e adicione um espaço entre eles.

3. Clique em Criar.

Clique em "Verificar meu progresso" para conferir o objetivo.

Configure regras de firewall de verificação de integridade e HTTP

Tarefa 2. Configurar modelos e criar grupos de instâncias

Os modelos de instância e os grupos gerenciados de instâncias são a base de aplicativos escalonáveis, resilientes e gerenciáveis. Eles permitem definir uma configuração padrão para as VMs e gerenciar automaticamente o ciclo de vida delas, garantindo a consistência e permitindo o escalonamento automático e a autocorreção.

Um grupo gerenciado de instâncias usa um modelo para criar um grupo de instâncias idênticas. Use-os para criar os back-ends do balanceador de carga interno.

Configurar os modelos de instâncias

Um modelo de instância é um recurso da API que pode ser usado para criar instâncias de VMs e grupos gerenciados. Esses modelos definem o tipo de máquina, a imagem do disco de inicialização, as sub-redes, os rótulos e outras propriedades da instância. Crie um modelo de instância para as duas sub-redes da rede my-internal-app.

1. No console, acesse menu de navegação > Compute Engine > Modelos de instância.

2. Clique em Criar modelo de instância.

3. Em Nome, digite instance-template-1.

4. Em Local, selecione Global.

5. Em Série, selecione E2.

6. Em Tipo de máquina, selecione Núcleo compartilhado > e2-micro.

7. Clique em Opções avançadas.

8. Clique em Rede.

9. Em Tags de rede, especifique lb-backend.

   Observação: a tag de rede lb-backend garante que as regras de firewall HTTP e Verificação de integridade sejam aplicadas a essas instâncias.

10. Em Interfaces de rede, clique no ícone de menu suspenso para editar.

11. Defina os seguintes valores e mantenha o restante como padrão:

    Propriedade	Valor (digite o valor ou selecione a opção conforme especificado)
    Rede	my-internal-app
    Sub-rede	subnet-a
    Endereço IPv4 externo	Nenhum

12. Clique em Concluído.

13. Clique em Gerenciamento.

14. Em Metadados, selecione Adicionar item e especifique o seguinte:

    Chave 1	Valor 1
    startup-script-url	gs://spls/gsp216/startup.sh

Observação: startup-script-url especifica um script que vai ser executado quando as instâncias forem iniciadas. Esse script instala o Apache e altera a página inicial para incluir o IP do cliente e o nome, a região e a zona da instância de VM. Se quiser, analise o script.

15. Clique em Criar.
16. Aguarde a criação do modelo de instância.

Configurar o próximo modelo de instância

Crie outro modelo de instância para subnet-b. Para isso, copie instance-template-1. Perceba como é fácil replicar configurações em diferentes sub-redes ou zonas para estratégias de alta disponibilidade e recuperação de desastres.

1. Ainda nos Modelos de instância, marque a caixa ao lado de instance-template-1 e depois clique em Copiar. Atualize o nome como instance-template-2.
2. Clique em Opções avançadas.
3. Clique na guia Rede.
4. Em Interfaces de rede, clique no ícone de menu suspenso para editar.
5. Selecione subnet-b como a Sub-rede.
6. Clique em Concluído e depois em Criar.

Criar os grupos gerenciados de instâncias

Os grupos gerenciados de instâncias (MIGs) são essenciais para aplicativos robustos, com autocorreção e escalonamento dinâmico. Eles substituem automaticamente as instâncias com problemas e podem escalonar a capacidade do aplicativo com base na demanda, garantindo que os serviços estejam sempre disponíveis e com bom desempenho sem intervenção manual constante. Essa capacidade é essencial para lidar com cargas variáveis e manter os objetivos de nível de serviço (SLOs).

Configure um grupo gerenciado de instâncias na sub-rede subnet-a e outro na subnet-b.

Observação: identifique uma das outras zonas da mesma região como subnet-a. Por exemplo, se a zona da sub-rede subnet-a é us-west2-a, é possível selecionar us-west2-b para subnet-b.

1. Ainda no Compute Engine, no painel esquerdo, clique em Grupos de instâncias e em Criar grupo de instâncias.

2. Defina os seguintes valores e mantenha o restante como padrão:

   Propriedade	Valor (digite o valor ou selecione a opção conforme especificado)
   Nome	instance-group-1
   Modelo de instância	instance-template-1
   Local	Única zona
   Região
   Zona
   Escalonamento automático > Número mínimo de instâncias	1
   Escalonamento automático > Número máximo de instâncias	1
   Escalonamento automático > Indicadores de escalonamento automático (clique no ícone de menu suspenso para editar) > Tipo de indicador	Utilização de CPU
   Uso pretendido de CPU	80
   Período de inicialização	45

Observação: o escalonamento automático é um recurso essencial dos grupos gerenciados de instâncias que escalona os recursos de maneira dinâmica com base na carga medida. Com ele, seu aplicativo lida com o tráfego variável de forma tranquila e otimiza os gastos com a nuvem.

3. Clique em Criar.

   Repita o mesmo procedimento com instance-group-2 em uma zona diferente na mesma região que subnet-a:

4. Clique em Criar grupo de instâncias.

5. Defina os seguintes valores e mantenha o restante como padrão:

   Propriedade	Valor (digite o valor ou selecione a opção conforme especificado)
   Nome	instance-group-2
   Modelo de instância	instance-template-2
   Local	Única zona
   Região
   Zona	Zona (use uma zona diferente na mesma região que subnet-a)
   Escalonamento automático > Número mínimo de instâncias	1
   Escalonamento automático > Número máximo de instâncias	1
   Escalonamento automático > Indicadores de escalonamento automático (clique no ícone de menu suspenso para editar) > Tipo de indicador	Utilização de CPU
   Uso pretendido de CPU	80
   Período de inicialização	45

6. Clique em Criar.

Verificar os back-ends

Verifique se as instâncias de VM estão sendo criadas nas duas sub-redes e crie uma VM utilitária para acessar diretamente os sites HTTP dos back-ends. Essa etapa confirma a funcionalidade individual do back-end antes de apresentar o balanceador de carga, garantindo a configuração adequada da camada de serviço.

1. Ainda no Compute Engine, clique em Instâncias de VM.

2. Encontre as duas instâncias que começam com instance-group-1 e instance-group-2.

   Essas instâncias estão em zonas separadas, e os endereços IP internos delas fazem parte dos blocos CIDR da subnet-a e da subnet-b.

3. Para criar uma instância, clique em Criar instância.

4. Na Configuração da máquina.

   Selecione os seguintes valores:

   Propriedade	Valor (digite o valor ou selecione a opção conforme especificado)
   Nome	utility-vm
   Região
   Zona
   Série	E2
   Tipo de máquina	e2-micro (1 vCPU compartilhada)

5. Clique em Rede.

   Em Interfaces de rede, clique em Alternar para editar a interface de rede.

   Especifique o seguinte:

   Propriedade	Valor (digite o valor ou selecione a opção conforme especificado)
   Rede	my-internal-app
   Sub-rede	subnet-a
   Endereço IPv4 interno principal	Temporário (personalizado)
   Endereço IP temporário e personalizado	10.10.20.50

6. Clique em Concluído e depois em Criar.

Clique em "Verificar meu progresso" para conferir o objetivo.

Configurar modelos e criar grupos de instâncias

7. Os endereços IP internos dos back-ends são 10.10.20.2 e 10.10.30.2.

Observação: se os endereços IP forem diferentes, substitua-os nos dois comandos curl abaixo.

8. Em utility-vm, clique em SSH para iniciar um terminal e se conectar.
9. Para verificar a página inicial de instance-group-1-xxxx, execute este comando:

curl 10.10.20.2

O resultado vai ser parecido com este:

<h1>Internal Load Balancing Lab</h1><h2>Client IP</h2>Your IP address : 10.10.20.50<h2>Hostname</h2>Server Hostname: instance-group-1-1zn8<h2>Server Location</h2>Region and Zone: us-central1-a

10. Para verificar a página inicial de instance-group-2-xxxx, execute este comando:

curl 10.10.30.2

O resultado vai ser parecido com este:

<h1>Internal Load Balancing Lab</h1><h2>Client IP</h2>Your IP address : 10.10.20.50<h2>Hostname</h2>Server Hostname: instance-group-2-q5wp<h2>Server Location</h2>Region and Zone: us-central1-b

Observação: os comandos curl mostram que cada instância de VM lista o IP do cliente, além do nome e da localização dele. Isso vai ser útil ao verificar se o balanceador de carga interno envia o tráfego para os dois back-ends.

11. Feche o terminal SSH para utility-vm:

exit

Tarefa 3. Configurar o balanceador de carga interno

A configuração do ILB centraliza o acesso aos serviços de back-end, fornece um ponto de entrada único para o tráfego interno e garante a distribuição inteligente do tráfego com base na integridade e capacidade das instâncias. Essa etapa é essencial para alcançar os benefícios de alta disponibilidade e escalabilidade discutidos anteriormente, atuando como um ponto de acesso centralizado para seu serviço distribuído.

Configure o balanceador de carga interno para equilibrar o tráfego entre os dois back-ends (instance-group-1 e instance-group-2), conforme o diagrama abaixo:

Iniciar a configuração

1. No menu de navegação, selecione Ver todos os produtos. Em Rede, clique em Serviços de rede.
2. Selecione a página Balanceamento de carga.
3. Clique em Criar balanceador de carga.
4. Em Tipo de balanceador de carga, selecione Balanceador de carga de rede (TCP/UDP/SSL).
5. Em Proxy ou passagem, selecione Balanceador de carga de passagem.
6. Em Voltado ao público ou interno, selecione Interno.
7. Clique em CONFIGURAR.
8. Em Nome, digite my-ilb.
9. Em Região, selecione .
10. Em Rede, selecione my-internal-app.

Configurar o serviço de back-end regional

O serviço de back-end é a inteligência por trás do ILB, que define como o tráfego é distribuído e como a integridade da instância é monitorada. Ele é essencial para garantir que o tráfego vá apenas para instâncias operacionais e evitar a sobrecarga. É aqui também que você configura os recursos avançados, como afinidade da sessão, para manter a conexão de um usuário com o mesmo back-end ou diminuição da conexão, para atualizações de back-end adequadas.

O serviço de back-end monitora grupos de instâncias e os impede de exceder o uso configurado.

1. Clique em Configuração de back-end.

2. Defina os seguintes valores e mantenha o restante como padrão:

   Propriedade	Valor (selecione a opção conforme especificado)
   Grupo de instâncias	instance-group-1

3. Clique em Adicionar um back-end.

4. Em Grupo de instâncias, selecione instance-group-2.

5. Em Verificação de integridade, selecione Criar verificação de integridade.

6. Defina os valores a seguir e mantenha o restante como padrão:

   Propriedade	Valor (selecione a opção conforme especificado)
   Nome	my-ilb-health-check
   Protocolo	TCP
   Porta	80

Observação: as verificações de integridade determinam quais instâncias podem receber novas conexões. Essa verificação de integridade HTTP pesquisa instâncias a cada cinco segundos e espera por uma resposta até cinco segundos. A instância será considerada íntegra se responder duas vezes ou não íntegra se deixar de responder duas vezes. Esse monitoramento contínuo é essencial para uma recuperação rápida de falhas de instâncias e para manter seus contratos de nível de serviço (SLAs)

7. Clique em Criar.
8. Verifique se há uma marca de seleção azul ao lado de Configuração de back-end no console do Cloud. Se não houver, verifique se você concluiu todas as etapas acima.

Configurar o front-end

O front-end é a interface exposta do ILB. Ao atribuir um endereço IP interno estático, você fornece um endpoint consistente e previsível para outros serviços internos se conectarem, simplificando a arquitetura do aplicativo, permitindo a descoberta fácil de serviços na VPC e melhorando a confiabilidade.

O front-end encaminha o tráfego ao back-end.

1. Clique em Configuração de front-end.

2. Especifique o seguinte e não altere os outros valores:

   Propriedade	Valor (digite o valor ou selecione a opção conforme especificado)
   Sub-rede	subnet-b
   IP interno	Em Endereço IP, selecione Criar endereço IP.

3. Especifique o seguinte e não altere os outros valores:

   Propriedade	Valor (digite o valor ou selecione a opção conforme especificado)
   Nome	my-ilb-ip
   Endereço IP estático	Quero escolher
   Endereço IP personalizado	10.10.30.5

4. Clique em Reservar.

5. Em Número da porta, insira 80.

6. Clique em Concluído.

Analise e crie o balanceador de carga interno

1. Clique em Analisar e finalizar.

2. Analise o Back-end e o Front-end.

3. Clique em Criar. Antes de passar para a próxima tarefa, aguarde a criação do balanceador de carga.

Clique em "Verificar meu progresso" para conferir o objetivo.

Configure o balanceador de carga interno

Tarefa 4. Testar o balanceador de carga interno

O teste final valida se o ILB está distribuindo corretamente o tráfego entre as instâncias de back-end íntegras. Ele confirma que seus serviços internos agora estão mais resilientes e escalonáveis, aproveitando os principais benefícios do ILB, e que a conectividade privada foi estabelecida corretamente.

Verifique se o endereço IP my-ilb está encaminhando o tráfego para instance-group-1 e instance-group-2.

Acesse o balanceador de carga interno

1. No console do Cloud, acesse Menu de navegação > Compute Engine > Instâncias de VM.
2. Em utility-vm, clique em SSH para iniciar um terminal e se conectar.
3. Para verificar se o balanceador de carga interno encaminha o tráfego, execute o seguinte comando:

curl 10.10.30.5

O resultado vai ser parecido com este:

<h1>Internal Load Balancing Lab</h1><h2>Client IP</h2>Your IP address : 10.10.20.50<h2>Hostname</h2>Server Hostname: instance-group-1-1zn8<h2>Server Location</h2>Region and Zone: us-central1-a Observação: conforme esperado, o tráfego é encaminhado do balanceador de carga interno (10.10.30.5) para o back-end.

4. Execute o mesmo comando mais algumas vezes.

Na saída, as respostas de instance-group-1 vão aparecer em e instance-group-2 na outra zona da mesma região. O balanceador de carga está distribuindo o tráfego entre as instâncias de back-end, comprovando sua eficácia em garantir alta disponibilidade e distribuir a carga.

Parabéns!

Você configurou e testou um balanceador de carga interno, entendendo o papel fundamental que ele tem na criação de aplicativos internos robustos, escalonáveis e seguros no Google Cloud.

Próximas etapas / Saiba mais

Confira os conceitos básicos do balanceamento de carga na documentação do Google Cloud Load Balancing.

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Manual atualizado em 15 de setembro de 2025

Laboratório testado em 26 de maio de 2025

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