PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PRESENTADO BAJO LA MODALIDAD: Cuantía intermedia grupos activos. inscritos en Colciencias no Visibles

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1 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 1 de PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PRESENTADO BAJO LA MODALIDAD: Cuantía intermedia grupos activos inscritos en Colciencias no Visibles Facultad : Ingeniería Programa: Ingeniería de Sistemas y Computación Balanceo de Carga de Aplicaciones Web con Apache Web Server Armenia-Quindío, Junio

2 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 2 de FICHA RESUMEN Título: Balanceo de Carga de Aplicaciones Web con Apache Web Server. Investigador Principal: Christian Andrés Candela Uribe, MSc Coinvestigador: Carlos Eduardo Gómez Montoya, MSc Coinvestigador: Luis Eduardo Sepúlveda Rodríguez, MSc Grupo de Investigación: Grupo de Investigación en Redes, Información y Distribución GRID. Línea de Investigación: Minería de datos Facultad: Ingeniería Total de Investigadores: 3 Entidad: Universidad del Quindío Lugar de Ejecución del Proyecto: Universidad del Quindío Ciudad: Armenia Duración del Proyecto: Dieciocho meses Tipo de Proyecto: Investigación aplicada Modalidad: Cuantía intermedia grupos activos inscritos en Colciencias no Visibles Valor Solicitado a la Universidad del Quindío: $ Valor Total del Proyecto: $ Descriptores / Palabras Claves: Balanceo de Carga, Apache, Aplicaciones Web. 2

3 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 3 de Resumen: En los últimos años se ha presentado una marcada tendencia hacia el desarrollo de aplicaciones Web. Los requisitos no funcionales de este tipo de aplicaciones, tales como desempeño, seguridad, concurrencia, disponibilidad y escalabilidad, entre otros, no son triviales y cada uno de ellos debe ser afrontado por los equipos de desarrollo una y otra vez. Una de las estrategias usadas para soportar concurrencia, disponibilidad y escalabilidad y mejorar el desempeño en las aplicaciones Web es el balanceo de carga. Esta estrategia permite compartir el trabajo entre varios dispositivos de cómputo. El balanceo de carga se puede lograr de varias formas, a través de equipos hardware especializados, o por software. Apache Web Server es el servidor Web más frecuentemente usado a nivel mundial y gracias a esto cuenta con un alto grado de madurez, rendimiento y estabilidad. Apache tiene soporte para interoperar con un sinnúmero de aplicaciones y la constante evolución de este servidor Web es un desafío permanente. Este trabajo tiene como objetivo estudiar las principales características de Apache en materia de balanceo de carga y analizar las principales ventajas que ofrece para establecer buenas prácticas que puedan adaptarse para soportar estrategias de concurrencia, disponibilidad y escalabilidad para mejorar el rendimiento en aplicaciones Web. 3

4 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 1 de FICHA DEL PROYECTO TITULO: Balanceo de Carga de Aplicaciones Web con Servidor Web Apache. INVESTIGADOR PRINCIPAL: Christian Andrés Candela Uribe GRUPO DE INVESTIGACIÓN: Grupo de Investigación en Redes, Información y Distribución GRID. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: FACULTAD: Minería de datos Ingeniería Si necesita reconocimiento de docencia directa, especifique quienes y cuántas horas a la semana por cada uno, con el visto bueno del Decano y Director del programa respectivo. Este reconocimiento se considera una pre-aceptación para la ejecución del proyecto. Nombre del docente Hora/Semana Firma del Decano Christian Andrés Candela Uribe Carlos Eduardo Gómez Montoya Luis Eduardo Sepúlveda Rodríguez Firma Director Programa 1

5 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 2 de Aceptamos asumir COMO INVESTIGADORES la responsabilidad por la conducta científica del proyecto y entregar los informes escritos requeridos. Nombre Firma Cédula Christian Andrés Candela Uribe Carlos Eduardo Gómez Montoya Luis Eduardo Sepúlveda Rodríguez Estudiantes participantes en el proyecto Nombre Programa Académico Semestre Elegido por convocatoria Ingeniería de Sistemas y Computación V en adelante 2

6 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 2 de PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PRESENTADO BAJO LA MODALIDAD: Cuantía intermedia grupos activos inscritos en Colciencias no Visibles a. Título del Proyecto: Balanceo de Carga de Aplicaciones Web con Servidor Web Apache. b. Nombre de los Investigadores: Investigador principal: Coinvestigador: Coinvestigador: Christian Andrés Candela Uribe, MSc Carlos Eduardo Gómez Montoya, MSc Luis Eduardo Sepúlveda Rodríguez, MSc Investigador asociado: Auxiliar de investigación: 1 Estudiante de Ingeniería de Sistemas y Computación Estudiante investigador: c. Línea de Investigación: Minería de datos 2

7 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 3 de d. Objetivos 1. General Estudiar las características de balanceo de carga de Apache Web Server y especificar un conjunto de buenas prácticas adaptadas para soportar estrategias de concurrencia, disponibilidad y escalabilidad en aplicaciones Web. 2. Específicos Identificar y analizar los componentes de balanceo de carga que ofrece Apache Web Server reconociendo los parámetros de configuración relevantes en materia de balanceo de carga. Diseñar un escenario virtual para estudiar y analizar el comportamiento de Apache al realizar balanceo de carga. Establecer un mecanismo de medición que permita comparar diferentes configuraciones de balanceo de carga sobre Apache. Diseñar y ejecutar casos de prueba pertinentes para el objeto de estudio. Analizar los resultados para determinar las mejores configuraciones obtenidas a partir de las pruebas realizadas. 3

8 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 4 de e. Estado General del Tema. Marco Teórico: 1. INTRODUCCIÓN El Protocolo de transferencia de hipertexto - HTTP es un protocolo de la capa de aplicación del modelo TCP/IP y es el corazón de la Web. El protocolo HTTP define la forma como los clientes Web solicitan objetos a un servidor y cómo los servidores los transfieren a los clientes [7]. Las aplicaciones Web son soluciones que prestan servicio a través de un navegador (por ejemplo Firefox o Internet Explorer). Estas aplicaciones presentan una interfaz al usuario y permiten realizar solicitudes a un servidor. Las aplicaciones Web adquieren mayor popularidad y actualmente son utilizadas en diferentes contextos. Un ejemplo cada vez más popular entre los usuarios de Internet es la gestión del correo electrónico a través del navegador. El desempeño de una aplicación Web no es fácil de determinar y existen diferentes variables que no siempre están bajo el control del administrador de la aplicación y que influyen significativamente en el nivel de servicio prestado a los usuarios. Una posible solución a los problemas de desempeño es el balanceo de carga, el cual consiste en distribuir el trabajo entre varios dispositivos evitando que un único dispositivo se sature y forme un cuello de botella que haría más lento el sistema y pueda afectar la disponibilidad. El balanceo de carga se puede lograr de varias formas, a través de equipos hardware especializados, o por software. Una alternativa para la implementación de soluciones de balanceo de carga en aplicaciones Web es el uso de Apache Web Server [1], el servidor Web más frecuentemente usado a nivel mundial. Apache, a pesar de ser más conocido como servidor Web, también puede ser configurado para prestar soluciones de balanceo de carga en aplicaciones Web. Apache es un producto con 4

9 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 5 de más de 10 años de permanente evolución lo que le ha permitido su liderazgo en el mundo y un alto grado de madurez, rendimiento y estabilidad. Configurar Apache para prestar servicios de balanceo de carga no es fácil y menos si se trata de un entorno empresarial de alto impacto. La configuración de Apache requiere un conocimiento técnico especializado, por lo que realizar intentos superficiales con esta tecnología puede ocasionar problemas aún mayores. Este proyecto de investigación: Balanceo de Carga de Aplicaciones Web con Apache Web Server tiene como objetivo estudiar las principales características de Apache en materia de balanceo de carga y analizar las principales ventajas que ofrece para establecer buenas prácticas que puedan adaptarse para soportar estrategias de concurrencia, disponibilidad y escalabilidad para mejorar el rendimiento en aplicaciones Web. 2. LA WEB Y EL PROTOCOLO HTTP Hasta comienzos de la década de 1990 Internet fue usada principalmente por investigadores, académicos y estudiantes universitarios para entrar en hosts remotos, para transferir archivos de un host local a un host remoto y viceversa y para recibir y enviar correo electrónico. Aunque esas aplicaciones fueron (y continúan siendo) extremadamente útiles, Internet fue esencialmente desconocida fuera de la comunidad académica y de investigación [7]. Luego, a comienzos de la década de 1990, surgió una nueva aplicación, la World Wide Web, una aplicación de Internet que permite enlazar información, representada generalmente en forma de páginas Web, las cuales pueden contener texto, gráficas, animaciones, audio, video e hipervínculos. Los enlaces dentro de las páginas Web permiten conectar una página Web con otros recursos, bien sea localmente o en servidores remotos, sin necesidad de conocer la real ubicación del recurso [6]. 5

10 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 6 de El principal atractivo para la mayoría de los usuarios es que la Web permite que los usuarios reciban lo que quieren y en el momento que lo deseen. Además, los hipervínculos y motores de búsqueda ayudan a los usuarios a navegar a través de un enorme conjunto de sitios Web [7]. Protocolo HTTP HTTP (HyperText Transfer Protocol Protocolo de transferencia de hipertexto) es un protocolo de la capa de aplicación del modelo TCP/IP y es el corazón de la Web. Está definido en los RFC 1945 [2] y 2616 [3]. HTTP es implementado por dos tipos de programas: un programa cliente y un programa servidor. El programa cliente y el programa servidor son ejecutados en diferentes hosts y se comunican entre sí mediante el intercambio de mensajes HTTP. El protocolo HTTP define la estructura de esos mensajes y la forma son intercambiados por el cliente y el servidor [7]. Página Web Una página Web (también llamado documento Web) se compone de objetos. Un objeto es simplemente un archivo que puede ser HTML, una imagen JPEG, un applet de Java, o un clip de video. Todo objeto Web es alcanzable mediante un único URL [7]. Un URL (Uniform Resourse Locator Localizar Uniforme de recursos) es la forma más común de identificar un recurso Web. Un URL describe la ubicación específica de un objeto en un servidor Web particular, indicando de manera precisa y sin ambigüedad el nombre de host, el número de puerto y la ruta completa del objeto en ese servidor [5]. Por ejemplo, al observar el URL: se pueden destacar el nombre de host: grid.uniquindio.edu.co y la ruta del objeto en ese host /proyecto/informe.pdf [4]. La mayoría de las páginas Web se componen de un archivo HTML y varios objetos que son referenciados dentro del archivo HTML. Por ejemplo, si una página Web contiene texto HTML y cinco imágenes JPEG, entonces la página Web tiene seis 6

11 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 7 de objetos: el archivo HTML base más las cinco imágenes. El archivo HTML base tiene referencias a los otros objetos en la página los cuales son especificados mediante los URLs de los objetos [7]. Los navegadores (conocidos como clientes HTTP) más populares son Internet Explorer y Mozilla Firefox, mientras que los servidores Web más conocidos son Apache Web Server y Microsoft Internet Information Server. El protocolo HTTP define la forma como los clientes Web solicitan objetos a un servidor y cómo los servidores los transfieren a los clientes. Cuando un usuario solicita una página Web (o hace clic en un enlace), el navegador genera y envía un mensaje de solicitud HTTP al servidor. El servidor recibe las solicitudes y responde con mensajes de respuesta HTTP que contienen los objetos solicitados. La interacción entre el cliente y el servidor es ilustrada en la Figura 1 [7]. Figura 1 Interacción entre cliente y servidor Web 7

12 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 8 de El protocolo HTTP usa TCP como protocolo de capa de transporte. El cliente HTTP debe iniciar una conexión TCP con el servidor y una vez que está establecida, el navegador y el servidor intercambian los mensajes de solicitud y respuesta. Dado que TCP proporciona un servicio de transferencia de datos confiable, el protocolo HTTP supone una entrega correcta de los datos en el destino sin necesidad de preocuparse por la pérdida de datos o los detalles de cómo TCP recupera los datos perdidos o la forma como los reordena antes de ser entregados en el destino [7]. 3. APLICACIONES WEB Al comienzo, las páginas Web presentaban contenido estático a los usuarios. Es decir, cada vez que un usuario accedía a la página Web veía lo mismo. Solo cuando el contenido de la página Web era modificado directamente en el servidor Web donde estaba alojada, un usuario podía ver información diferente. Posteriormente, se crearon condiciones para presentar páginas Web de contenido dinámico de acuerdo con información que el usuario podía enviar al servidor, de tal manera que lo que se presentaba en pantalla era creado especialmente para esa ocasión, dando lugar a páginas Web que no estaban previamente almacenadas en ningún lugar. La tecnología CGI fue la primera que se utilizó con este propósito y hoy en día se pueden utilizar otras posibilidades como ASP, JSP, PHP, PERL, y PYTHON, entre otras. Las páginas Web de contenido dinámico comenzaron a ser usadas como medio para interactuar con el usuario, capturar información y procesarla para presentar información resultante de este procesamiento. Las aplicaciones Web entonces son programas (soluciones) que usan el navegador (Internet Explorer, Firefox, Opera u otro) como medio para presentar su interfaz al usuario, permitiendo el acceso a un servidor en una Intranet o en Internet. Las aplicaciones Web, son programas cliente servidor, es decir, programas donde el usuario realiza una solicitud a un servidor y el servidor se encarga de atender y enviar la respuesta a esa solicitud. La facilidad de acceso a este tipo de aplicaciones sin la necesidad de la instalación de aplicaciones adicionales ha redundado en 8

13 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 9 de su popularidad, llevando a las aplicaciones Web a un uso extendido y ampliamente aceptado. El creciente número de usuarios en las aplicaciones Web, genera una gran carga sobre el servidor que la soporta, reduciendo paulatinamente el rendimiento de la aplicación. Es necesario entonces implementar estrategias que permitan mitigar el impacto generado por el creciente número de usuarios sobre la aplicación. 4. RENDIMIENTO DEL PROTOCOLO HTTP El rendimiento en el protocolo HTTP ha sido una constante preocupación desde sus inicios. El uso de diferentes tipos de conexiones puede afectar el rendimiento de este protocolo. Tipos de conexiones en el protocolo HTTP Un navegador se conecta a un servidor Web estableciendo una conexión TCP, generalmente en el puerto 80. En muchas aplicaciones de Internet, el cliente y el servidor se comunican durante un período de tiempo dentro del cual el cliente hace una serie de solicitudes y el servidor responde cada una de ellas. Dependiendo de la aplicación y la forma como se usa, la serie de solicitudes puede ser hecha en forma consecutiva, periódicamente a intervalos regulares, o intermitentemente. Si cada pareja de mensajes solicitud/respuesta debería ser enviada en una conexión TCP separada, se conoce como conexión no persistente. En cambio, si todas las solicitudes y sus correspondientes respuestas son enviadas sobre la misma conexión TCP se dice que hay una conexión persistente. HTTP, en la versión 1.1 del protocolo, la versión actual, usa una conexión persistente por defecto [7]. Cuando el navegador recibe la página Web, la muestra al usuario. Dos navegadores diferentes pueden interpretar (mostrar al usuario) una página Web en forma un tanto diferente. HTTP no tiene nada que ver con la forma como el cliente interpreta la 9

14 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 10 de página Web. Las especificaciones de HTTP [2] y [3] definen solo el protocolo de comunicación entre el programa cliente HTTP y el programa servidor HTTP [7]. Con el uso de conexiones no persistentes, cada conexión TCP es cerrada después que el servidor envía los objetos. Note que cada conexión TCP transporta exactamente un mensaje de solicitud y uno de respuesta. Por lo regular, los navegadores actuales pueden manejar entre 5 y 10 conexiones TCP en paralelo con el fin de agilizar la descarga de los objetos. Es importante tener en cuenta que el uso de conexiones paralelas reduce el tiempo de respuesta del servidor [7]. Con conexiones persistentes, el servidor deja abierta la conexión TCP después de enviar una respuesta. Las solicitudes siguientes y sus correspondientes respuestas entre el mismo cliente y el servidor pueden ser enviadas sobre la misma conexión. Estas solicitudes por objetos pueden ser hechas una tras otra, sin esperar las respuestas de las solicitudes pendientes (usando pipelining), para agilizar la descarga. Cuando el servidor recibe las solicitudes en secuencia, envía los objetos uno tras otro. El modo por defecto de HTTP usa conexiones persistentes con pipelining [7]. 5. APACHE WEB SERVER Apache Web Server es el servidor Web o servidor HTTP con mayor participación en el mundo [8]. Es un sistema de código abierto multiplataforma. Es un proyecto activo soportado por The Apache Software Foundation [1]. El uso principal de Apache es responder consultas HTTP realizadas por navegadores Web. Apache responde a la petición de recursos Web tanto estáticos como dinámicos y puede trabajar con bases de datos y lenguajes de programación. El balanceo de carga consiste en distribuir el trabajo entre varios dispositivos evitando que un único dispositivo se sature y forme un cuello de botella que haría más lento el sistema eliminando además el riesgo de tener un único punto de falla que pueda afectar la disponibilidad del sistema. 10

15 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 11 de La configuración de Apache se realiza mediante un archivo de texto llamado httpd.conf, el cual tiene todas las instrucciones que debe seguir para su funcionamiento. Aunque la configuración básica de Apache es un procedimiento relativamente sencillo, ajustar la configuración para lograr el funcionamiento adecuado requiere experiencia. Características de Apache Web Server Las principales características de Apache Web Server son: Es multiplataforma, lo que quiere decir que puede ser ejecutado en diferentes ambientes como Linux, Windows, Solaris, Unix, etc. Soporta la versión 1.1 del protocolo HTTP. Es altamente configurable y modular, lo que significa que se puede adaptar para satisfacer diferentes necesidades. Registra en archivos log los accesos que tiene por parte de los usuarios para facilitar la obtención de estadísticas que son usadas para la toma de decisiones por parte del administrador. Es de código abierto. Es gratuito. 6. BALANCEO DE CARGA El balanceo de carga es una técnica usada para prevenir el deterioro del desempeño de un sistema y la negación de servicio ante la falla del dispositivo. El balanceo de carga consiste en distribuir el trabajo entre varios dispositivos evitando que un único dispositivo se sature y forme un cuello de botella que haría más lento el sistema y pueda afectar la disponibilidad. Un escenario de aplicación de un sistema que pueda ser mejorado a través del uso de esta técnica podría ser un sitio Web que tenga problemas de concurrencia y escalabilidad, por ejemplo, debido a un aumento en la popularidad que ocasione que el 11

16 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 12 de número de usuarios que accedan al mismo tiempo haya aumentado significativamente. También una aplicación Web que sea puesta en servicio a una gran comunidad de usuarios que necesiten acceder a ella al mismo tiempo. En ambos casos, distribuir el tráfico entre un conjunto de servidores permitirá que el número de usuarios se divida entre el número de servidores sobre los que se está realizando el balanceo, reduciendo significativamente la carga que cada uno de ellos debe soportar. El balanceo de carga se puede lograr de varias formas, a través de equipos hardware especializados, por software, a nivel del sistema operativo o por aplicaciones específicas. f. Impacto social y económico: Debido a que el balanceo de carga a través de hardware especializado es altamente costoso en términos económicos, las organizaciones pequeñas y medianas son excluidas de las ventajas competitivas subyacentes. Por lo tanto, este proyecto de investigación ofrece posibilidades para que sea disminuida la brecha entre organizaciones con alta capacidad financiera y las pequeñas y medianas empresas para que puedan beneficiarse de adelantos tecnológicos necesarios para el desarrollo de su actividad misional. El grupo objetivo de las organizaciones pequeñas y medianas podría mejorar su nivel de satisfacción si estas organizaciones ofrecen sus servicios con un mejor nivel tecnológico lo que impacta socialmente la atención en productos y servicios a un marcado sector de la sociedad. Con respecto al impacto educativo, este trabajo abre la posibilidad de desarrollar nuevos trabajos de investigación relacionados con el objeto de estudio de este proyecto. Por otra parte, se generará nuevo conocimiento, enriqueciendo la formación de los investigadores, lo que redunda en el fortalecimiento de la capacidad científica nacional y su desempeño como profesores universitarios. 12

17 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 13 de Impacto ambiental: El proyecto tiene un impacto positivo sobre el medio ambiente, debido a que, al estar orientado al software, se considera fruto de una tecnología limpia que no es agresiva con el planeta. El balanceo de carga por software es una práctica que mejora el rendimiento de las aplicaciones fomentando la reutilización de equipos de cómputo y alargando su vida útil. Por su parte, el Grupo de Investigación en Redes, Información y Distribución GRID de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Quindío hace uso eficiente de los recursos computacionales disponibles, utilizando la virtualización (una tecnología verde), como estrategia para evitar el consumo innecesario de energía y alargar la vida útil de los equipos que fueron adquiridos en proyectos anteriores. g. Planteamiento del Problema: A pesar de la diferencia en rendimiento de las aplicaciones Web con respecto a las aplicaciones stand-alone, en los últimos años se ha marcado una tendencia hacia el desarrollo de aplicaciones Web gracias, entre otras, a la facilidad de llegar a los clientes y a la centralización de las actualizaciones. Hoy en día, es muy común encontrarse con aplicaciones Web de alto impacto en la comunidad, por ejemplo los trámites relacionados con vehículos y licencias de conducción; los pagos a la seguridad social; los servicios académicos en las universidades; los servicios que presta un operador de telefonía celular; y los servicios para los contribuyentes, entre otros. Cuando se desarrolla este tipo de aplicaciones, realmente es difícil predecir la cantidad de usuarios que van a utilizarlas, y más difícil aún, la cantidad de usuarios que estarán accediendo a la aplicación al mismo tiempo. Por otra parte, las aplicaciones al ser puestas en producción, evolucionan y por lo general, a medida que pasa el tiempo, se hace necesario disponer de nuevas condiciones para permitir el crecimiento de la aplicación y de los usuarios sin disminuir la calidad del servicio prestado. Cada aplicación es diferente a las demás y especificar la capacidad que debe tener cada aplicación en particular es un tema bastante 13

18 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 14 de complejo. Los requisitos no funcionales de todo tipo de aplicaciones, en general, y las aplicaciones Web, en particular, tales como el desempeño, la concurrencia, la disponibilidad y la escalabilidad, entre otros, no son triviales y cada uno de ellos debe ser afrontado por los equipos de desarrollo una y otra vez. Una de las estrategias usadas para soportar la concurrencia, la disponibilidad y la escalabilidad en las aplicaciones Web es el balanceo de carga. Esta estrategia permite compartir el trabajo entre varios dispositivos de cómputo. El balanceo de carga se puede lograr bien sea a través de dispositivos especializados (altamente costosos), o bien a través de software. En qué escenarios de aplicación el balanceo de carga en realidad beneficia una aplicación? Cómo determinar si es más conveniente utilizar el balance de carga por hardware o, si por el contrario, una solución por software es suficiente para un caso particular? Cómo se puede medir el beneficio del balanceo de carga en una aplicación Web? Cómo se configura Apache Web Server para implementar el balanceo de carga? h. Justificación: Por qué es importante investigar acerca del balanceo de carga en el desarrollo de aplicaciones Web? En los últimos años se ha presentado una marcada tendencia hacia el desarrollo y uso de aplicaciones Web. La facilidad de acceso a este tipo de aplicaciones sin la necesidad de la instalación de aplicaciones adicionales ha redundado en su popularidad, llevando las aplicaciones Web a un uso extendido y ampliamente aceptado. Sin embargo, su uso extendido se convierte en uno de sus principales problemas a tener en cuenta. El número de usuarios que accede al mismo tiempo a una aplicación Web es llamado concurrencia, y al aumentar la concurrencia de una aplicación se requiere el uso de estrategias que permitan soportarla, es decir, que permitan que la aplicación siga funcionando de forma normal atendiendo a todos los usuarios. Una de las formas de 14

19 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 15 de lograr este objetivo es el crecimiento vertical de la infraestructura hardware que soporta la aplicación, sin embargo, esta no es una opción para todas las empresas dado que requiere de una fuerte inversión económica. Otra alternativa a este problema es el crecimiento horizontal de la infraestructura hardware que soporta la aplicación, para ello se requiere el uso del balanceo de carga, lo que es significativamente más económico que el crecimiento vertical. Por qué es importante Apache Web Server en la solución de problemas de desempeño, escalabilidad, disponibilidad y concurrencia? Apache Web Server es una solución software madura diseñada para prestar el servicio Web. Además incorpora módulos que permiten el balanceo de carga de aplicaciones Web. Al aplicar balanceo de carga sobre una aplicación Web, se logra escalar rápidamente la aplicación para responder de forma efectiva a una mayor concurrencia. Por qué es importante aprender a configurar apropiadamente Apache Web Server? Apache Web Server es el servidor Web más utilizado en el mundo y las organizaciones generalmente lo utilizan para la publicación de sus servicios y aplicaciones Web. Sin embargo, a pesar que muchas organizaciones cuentan con estas herramientas tecnológicas, el desconocimiento de los parámetros avanzados de configuración, limita a las organizaciones a explotar características como el balanceo de carga el cual podría mejorar significativamente las condiciones de desempeño de sus aplicaciones en el cumplimiento de sus objetivos. Incursionar en las tecnologías de balanceo de carga requiere un conocimiento técnico especializado. Realizar intentos superficiales con esta tecnología puede ocasionar problemas aún mayores. Es necesario realizar estudios sistémicos que permitan adaptar las configuraciones de Apache a las necesidades puntuales de las organizaciones. Este trabajo tiene como objetivo estudiar las principales características de Apache en materia de balanceo de carga y analizar las principales ventajas que ofrece 15

20 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 16 de para establecer buenas prácticas que puedan adaptarse para soportar estrategias de concurrencia, disponibilidad y escalabilidad para mejorar el rendimiento en aplicaciones Web. i. Metodología: Este proyecto de investigación se enmarca dentro de la investigación tecnológica en ciencias de la Ingeniería. El proyecto inicia con la identificación de los servicios fundamentales que ofrece Apache Web Server con respecto al balanceo de carga en aplicaciones Web. Posteriormente se diseñará un ambiente virtual controlado sobre el cual se podrá poner en funcionamiento Apache con diferentes tipos de configuraciones y arquitecturas que sean necesarias para la realización del estudio. Luego, se analizará el archivo o archivos de configuración de Apache con el fin de identificar los parámetros básicos de configuración que tienen mayor relevancia en cuanto al balanceo de carga. Para la realización del estudio, se necesita tener disponible una aplicación Web que deba ser balanceada por Apache en forma transparente a una aplicación que consuma los servicios ofrecidos por la aplicación balanceada. La aplicación consumidora debe funcionar sin necesidad de la intervención de un usuario y desde diferentes estaciones de trabajo simulando una carga lo suficientemente significativa para justificar el balanceo de carga por parte del servidor Apache. Estas aplicaciones deberán ser seleccionadas (si las hay) o implementadas por el equipo a cargo del proyecto. Luego, se realizará un análisis de los actores del sistema para determinar el procedimiento de medición del comportamiento general; y se diseñarán y ejecutarán los casos de prueba consistentes en someter el escenario diseñado frente a diferentes configuraciones del servidor Apache. Como resultado final se espera obtener un conjunto de buenas prácticas que puedan ser utilizadas para configurar apropiadamente el servidor Apache en ambientes que requieran el balanceo de carga para mitigar los problemas de concurrencia, disponibilidad y escalabilidad. 16

21 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 17 de j. Resultados esperados directos e indirectos: Al concluir el proyecto de investigación se espera obtener como resultado un documento en el cual se consigne un conjunto de buenas prácticas que puedan adaptarse para soportar estrategias de concurrencia, disponibilidad y escalabilidad para mejorar el desempeño en aplicaciones Web, basado en el uso de balanceo de carga bajo Apache Web Server, y ser una solución de bajo costo. Dentro del entorno educativo este proyecto permitirá enriquecer la experiencia y conocimiento para el grupo de investigadores que participan en él, lo que redundará en el fortalecimiento de su desempeño como profesores universitarios y un fortalecimiento curricular en el Programa Ingeniería de Sistemas y Computación de la Universidad del Quindío. De igual forma se espera realizar un aporte significativo mediante la generación de publicaciones (ver Estrategias de comunicación) basadas en esta investigación que permita a quienes las lean aprovechar el conocimiento y experiencia generados en el proyecto. Por último, este proyecto busca dar continuidad a la línea de investigación, dentro de la cual se encuentran los proyectos Análisis de configuraciones de Servidores Proxy Caché y Seguridad en el Servidor Web Apache ; lo cual permite a mediano plazo tener una fortaleza en un tema específico. k. Estrategias de comunicación incluyendo publicaciones: La estrategia de difusión de los resultados del proyecto se hará mediante la redacción de al menos un artículo que sea publicado en una revista indexada especializada en el tema y la participación en un evento de carácter nacional o internacional. 17

22 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 18 de l. Bibliografía [1] The Apache Software Foundation. [2] Berners-Lee, T. Hypertext Transfer Protocol -- HTTP/ [3] Fielding, R. Hypertext Transfer Protocol HTTP/ [4] GOMEZ, Carlos E. y SEPULVEDA, Luis E. Análisis de configuraciones de servidores proxy caché - Informe Final. Universidad del Quindío [5] Gourley, D. HTTP: The definitive guide. O Reilly [6] HOFMANN, M. Content Networking. Architecture, Protocols, and Practice. The Morgan Kaufmann Series in Networking [7] KUROSE, J. y ROSS, K. Computer Networking: A top-down approach, 5th Edition [8] NetCraft. 18

23 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 19 de Cronograma de actividades: Revisión bibliográfica ACTIVIDADES I-III IV-VI VII-IX X-XII XIII-XVI XVII-XVII Determinar los componentes de balanceo de carga ofrecidos por Apache Web Server Diseñar el escenario virtual Analizar los archivos de configuración de Apache Web Server e identificar los parámetros de configuración relacionados con el balanceo de carga Determinar la forma de medir las diferentes configuraciones del balanceo de carga sobre Apache Web Server Diseñar los casos de prueba. Ejecutar las pruebas y tomar las mediciones Analizar los resultados obtenidos Elaborar el informe 19

24 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 20 de n. Presupuesto: PRESUPUESTO GENERAL Descripción del Presupuesto y Cronograma de Desembolsos PRESUPUESTO GENERAL RUBROS VALORES Efectivo Especie / Recurrente PERSONAL EQUIPOS COMPRA ARRIENDO USO SOFTWARE MATERIALES E INSUMOS SERVICIOS TÉCNICOS 20

25 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 21 de PRESUPUESTO GENERAL BIBLIOGRAFÍA SUSCRIPCIONES LIBROS VIAJES SALIDAS DE CAMPO OTROS (DISCRIMINAR) TOTAL

26 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 22 de RUBROS PRESENTACIÓN POR VIGENCIAS (Miles de Pesos) VALORES I Semestre II Semestre III Semestre Personal Equipos Materiales e Insumos Bibliografía Viajes TOTALES SEMESTRALES TOTAL

27 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 23 de Nombres y Apellidos Christian Andrés Candela Uribe Carlos Eduardo Gómez Montoya Luis Eduardo Sepúlveda Rodríguez DESCRIPCION DE GASTOS DE PERSONAL (Miles de Pesos) Cédula de Ciudadanía Formación básica Título Postgrados Universitaria Magíster Función en el Proyecto Investigador principal Dedicación Horas/ Semana No. De Meses Valor Total Universitaria Magíster Coinvestigador Universitaria Magíster Coinvestigador Auxiliar 1 Estudiante Auxiliar Auxiliar 2 Estudiante Auxiliar TOTAL: TOTAL RECURRENTE:

28 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 24 de EQUIPOS QUE SE PLANEA ADQUIRIR (Miles de Pesos) Descripción Justificación de uso dentro del Proyecto Valor Unitario Cantidad Valor Total Computador Necesario para el desarrollo del proyecto

29 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 25 de DESCRIPCIÓN DETALLADA DE OTROS RUBROS BIBLIOGRAFIA Detalle Costo Load Balancing Servers, Firewalls, and Caches Chandra Kopparapu 200 Apache Cookbook: Solutions and Examples for Apache Administrators by Rich Bowen and Ken A. L. Coar 100 Apache: The Definitive Guide (3rd Edition) by Ben Laurie 100 TOTAL 400 o. Curriculum Vitæ de los Investigadores: Anexos a continuación. 25

30 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 26 de HOJA DE VIDA 2010 DATOS PERSONALES: NOMBRE: Christian Andrés Candela Uribe FECHA DE NACIMIENTO: 23 de Septiembre de 1979 LUGAR DE NACIMIENTO: DIRECCIÓN: DIRECCIÓN PARTICULAR: Sevilla, Valle Universidad del Quindío Ingeniería de Sistemas Calle 11N # christiancandela@uniquindio.edu.co DOCUMENTO DE IDENTIDAD: OTROS IDIOMAS: No 26

31 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 27 de EDUCACIÓN: FECHA TÍTULO, INSTITUCIÓN 16 de Diciembre de 2002 Ingeniero de Sistema y Computación / Universidad Del Quindío 20 de Agosto de 2008 Maestro en Comercio Electrónico / Instituto Tecnológico de Monterrey EXPERIENCIA PROFESIONAL: Empresa: DATACENTER S.A. Cargo: Gerente de Desarrollo Fechas: Jefe Inmediato: Oscar Henao Logros: Definición de procesos y formatos para la gestión del sistema de calidad enfocados a ISSO 9001 y CMMI. Liderazgo y coordinación del personal de desarrollo así como la gerencia de los proyectos de dicha área. Definición de arquitectura del proyecto de reingeniería del core de negocio de la empresa. Dedicación: Tiempo completo Teléfono: Ciudad: Bogotá 27

32 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 28 de Empresa: HEINSOHN SOFTWARE HOUSE S.A. Cargo: Coordinador de Desarrollo Fechas: Jefe Inmediato: Matha Liliana Castaño Logros: Área de Ingeniería Componentes. Participación de diseño y desarrollo de componentes. Fabrica de Software Coordinador de Desarrollo. Actualmente liderazgo y coordinación del equipo de desarrollo de RUNT en la fabrica de Armenia, así como el aseguramiento de la calidad de los casos de uso desarrollados por el equipo de trabajo a través de la realización de inspecciones de código, revisión y colaboración en los diferentes problemas que se presentan durante el desarrollo. Dedicación: Tiempo completo Teléfono: Ciudad: Armenia Empresa: UNIVERSIDAD DEL QUINDIO Cargo: Ingeniero de Sistemas Fechas: Jefe Inmediato: Luis Horacio Buitrago Logros: Diseño y desarrollo de aplicaciones de uso interno. Dirección de equipos de desarrollo. Dedicación: Tiempo completo Teléfono:

33 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 29 de Ciudad: Armenia Empresa: Latin-Marketing Cargo: Ingeniero de Sistemas Fechas: Jefe Inmediato: Alexandra Ruiz Logros: Gestión y desarrollo de proyectos. Dedicación: Medio tiempo Teléfono: Ciudad: Armenia Docencia/enseñanza Empresa: UNIVERSIDAD DEL QUINDIO Cargo: Docente Fechas: Actual Jefe Inmediato: Jose Fernando Echeverry Logros: Formación de estudiantes en patrones de diseño, Java y JEE. Dedicación: Tiempo Completo (Planta) 29

34 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 30 de Teléfono: Ciudad: Armenia Empresa: UNIVERSIDAD DEL QUINDIO Cargo: Docente Fechas: Jefe Inmediato: Fernando Hernandez Logros: Formación de estudiantes en patrones de diseño, Java y JEE. Dedicación: Parcial (Cátedra) Teléfono: Ciudad: Armenia Empresa: UNIVERSIDAD DEL QUINDIO Cargo: Docente Fechas: Jefe Inmediato: William Josep Giraldo Logros: Formación de estudiantes en herramientas de desarrollo, sistemas distribuidos y lenguaje ensamblador. Dedicación: Parcial (Cátedra) Teléfono: Ciudad: Armenia 30

35 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 31 de Disciplinas Dictadas Paradigma Orientado a Objetos, Lenguaje de Programación, Algoritmos II, Arquitectura Multinivel, Sistemas operativos, Lenguaje ensablador. PUBLICACIONES: Software Título Original: Scroll Menu Tipo: Software Autores: Ruíz, G. Alexandra., Candela, U. Christian A., Sepulveda, Luis E. Fecha de creación: 2007 Fecha de Registro: 2007 Libro-Tomo-Partida: Título Original: Librería para la automatización de envío de Formularios V.1.0. Tipo: Software Autores: Ruíz, G. Alexandra., Candela, U. Christian A., Sepulveda, Luis E. Fecha de creación: 2007 Fecha de Registro: 2009 Libro-Tomo-Partida:

36 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 32 de Título Original: Generador de Código para el Framework FLM 1.0 Tipo: Software Autores: Ruíz, G. Alexandra., Candela, U. Christian A., Sepulveda, Luis E. Fecha de creación: 2008 Fecha de Registro: 2009 Libro-Tomo-Partida: Título Original: Interprete de Plantillas 1.0 Tipo: Software Autores: Ruíz, G. Alexandra., Candela, U. Christian A., Sepulveda, Luis E. Fecha de creación: 2008 Fecha de Registro: 2009 Libro-Tomo-Partida: Título Original: Librería de Flujo de Salida al Usuario 1.0 Tipo: Software Autores: Ruíz, G. Alexandra., Candela, U. Christian A., Sepulveda, Luis E. Fecha de creación: 2008 Fecha de Registro: 2009 Libro-Tomo-Partida: Título Original: Modulo de Sesiones 1.0 Tipo: Software Autores: Ruíz, G. Alexandra., Candela, U. Christian A., Sepulveda, Luis E. Fecha de creación:

37 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 33 de Fecha de Registro: 2009 Libro-Tomo-Partida:

38 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 34 de HOJA DE VIDA 2010 DATOS PERSONALES: NOMBRE: Carlos Eduardo Gómez Montoya FECHA DE NACIMIENTO: Enero 10 de 1970 LUGAR DE NACIMIENTO: DIRECCIÓN: DIRECCIÓN PARTICULAR: Armenia, Quindío Colombia Universidad del Quindío Programa Ingeniería de Sistemas Calle 21N # Apto 302 Bloque 2 Coinca II carloseg@uniquindio.edu.co DOCUMENTO DE IDENTIDAD: OTROS IDIOMAS: Inglés (Nivel intermedio) 34

39 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 35 de EDUCACIÓN: FECHA Septiembre de 2007 Mayo de 1999 Diciembre de 1990 TÍTULO, INSTITUCIÓN Magíster en Ingeniería de Sistemas y Computación, Universidad de Los Andes Especialista en Redes de Comunicación, Universidad del Valle Licenciado en Matemáticas y Computación EXPERIENCIA PROFESIONAL: Docencia/enseñanza Universidad del Quindío Docente de plata Tiempo Completo Categoría Asociado Disciplinas a cargo Redes de Computadores, Seguridad en Redes y Aplicaciones Distribuidas, Fundamentos de Sistema Operativo Linux, Estructuras de Datos, Programación de computadores Investigación Tesis de Magister en Ingeniería de Sistemas y Computación Universidad de Los Andes. Bogotá,

40 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 36 de Investigador principal del Proyecto de Investigación: Análisis de configuración de servidores proxy caché. Universidad del Quindío Creación y dirección del Grupo de Investigación en Redes, Información y Distribución GRID, de la Universidad del Quindío. Armenia, abril de PARTICIPACIÓN EN CONGRESOS Y EVENTOS CIENTÍFICOS: IV encuentro Regional de sistemas y telecomunicaciones. Universidad Católica Popular de Risaralda. Pereira Mayo de Conferencista. 2nd International Conference on Data Management in Grid and Peer-to-Peer Systems (GLOBE 2009), Linz Austria. Ponente. Congreso de Ingeniería de Sistemas. Universidad del Quindío. Armenia Octubre de Conferencista. PUBLICACIONES: Tesis de magister: DHTCaché: Herramienta de apoyo a la toma de decisiones para la configuración de un sistema de caché en aplicaciones DHT. Universidad de Los Andes. Bogotá, D.C., Trabajo de Ascenso en el escalafón docente de la Universidad del Quindío: Curso Interactivo de Estructuras de Datos. Universidad del Quindío. Armenia, diciembre de

41 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 37 de Trabajo de Ascenso en el escalafón docente de la Universidad del Quindío: Introducción a las técnicas modernas de criptografía con ejemplos en Java. Universidad del Quindío. Armenia, diciembre de Trabajo de Ascenso en el escalafón docente de la Universidad del Quindío: Introducción al desarrollo de aplicaciones de red en Java. Universidad del Quindío. Armenia, diciembre de SOFTWARE Herramienta de desarrollo orientada a objetos para implementar aplicaciones para Redes de Computadoras. Herramienta de desarrollo orientada a objetos para implementar aplicaciones con Estructuras de Datos. 37

42 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 38 de LIBROS Fundamentos de programación Web: Html, JavaScript y VBScript ISBN: X, Junio 2004 Teoría General de Sistemas Operativos ISBN: , Enero de 2001 C++ Volumen I: Fundamentos ISBN: , Noviembre 2001 JAVA 1.3 Volumen I: Fundamentos ISBN: , Noviembre 2001 Hojas de cálculo con StarOffice 5.2 ISBN: , Enero de 2001 StarOffice: Edición de Documentos ISBN: , Julio de 2000 Linux: Comandos y Conceptos ISBN: , Agosto de

43 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 39 de ARTÍCULOS Artículos publicados en Revistas Nacionales Especializadas Metodología de la Investigación Tecnológica. Revista de Investigaciones Universidad del Quindío, ISSN Vol. 4 No. 12. Artículos publicados en Eventos Internacionales Especializados DHTCache: A distributed service to improve the selection of cache configurations within a highly-distributed context. In: Proceedings of 2nd International Conference on Data Management in Grid and Peer-to-Peer Systems (GLOBE 2009). Linz, Austria. September,

44 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 40 de HOJA DE VIDA 2010 DATOS PERSONALES: NOMBRE: Luis Eduardo Sepúlveda Rodríguez FECHA DE NACIMIENTO: Septiembre 28 de 1977 LUGAR DE NACIMIENTO: DIRECCIÓN: DIRECCIÓN PARTICULAR: Calarcá, Quindío Colombia Universidad del Quindío Programa Ingeniería de Sistemas Carrera Calarcá. Quindío DOCUMENTO DE IDENTIDAD: OTROS IDIOMAS: Inglés (nivel básico) 40

45 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 41 de EDUCACIÓN: FECHA Septiembre de 2010 Abril de 2004 TÍTULO, INSTITUCIÓN Magíster en Software Libre, Universidad Autónoma de Bucaramanga en convenio con Universitat Oberta de Catalunya Ingeniero de Sistemas y Computación, Universidad del Quindío EDUCACIÓN Complementaria FECHA Diciembre de 2005 Junio 23 de 2005 TÍTULO, INSTITUCIÓN Diplomado en Redes Inalámbricas, Universidad del Quindío (IT Corporation) Diplomado en Docencia Universitaria, Universidad del Quindío EXPERIENCIA PROFESIONAL: Docencia/enseñanza Universidad del Quindío Docente catedrático. 41

46 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 42 de Disciplinas a cargo Electiva (Docente Fundamentos y administración de sistemas Linux/Unix), Redes de Computadores, Fundamentos de Algoritmia, Programación de computadores, Sistemas Operativos I. Trabajo profesional Heinsohn Software House Administrador de Infraestructura. Enero 2007 Actualmente Universidad del Quindío Administrador de Red. Noviembre 2004 Noviembre 2006 Universidad del Quindío Ingeniero de Soporte y Desarrollo. Marzo 2004 Noviembre 2004 Consultor software ERP Universidad del Quindío. Julio de 2010 Actual. PARTICIPACIÓN EN CONGRESOS Y EVENTOS CIENTÍFICOS: IV encuentro Regional de sistemas y telecomunicaciones. Universidad Católica Popular de Risaralda. Pereira Mayo de Conferencista. VII Congreso Colombiano de Informática Educativa julio de Ponente. 42

47 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 43 de PUBLICACIONES: TRABAJOS Trabajo de grado de Ingeniero de Sistemas: Diseño e implementación de un aplicativo Interactivo para el Aprendizaje Asistido de PROLOG. Universidad del Quindío. Armenia, abril de Tesis de maestría: Aproximación hacia un esquema de calidad a través de un sistema de control de versiones para la adecuada gestión de archivos a partir del uso de software libre. Universidad Autónoma de Bucaramanga en convenio con Universitat Oberta de Catalunya SOFTWARE Título Original: Scroll Menu Tipo: Software Autores: Ruíz, G. Alexandra., Candela, U. Christian A., Sepulveda, Luis E. Fecha de creación: 2007 Fecha de Registro: 2007 Libro-Tomo-Partida:

48 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 44 de Título Original: Librería para la automatización de envío de Formularios V.1.0. Tipo: Software Autores: Ruíz, G. Alexandra., Candela, U. Christian A., Sepulveda, Luis E. Fecha de creación: 2007 Fecha de Registro: 2009 Libro-Tomo-Partida: Título Original: Generador de Código para el Framework FLM 1.0 Tipo: Software Autores: Ruíz, G. Alexandra., Candela, U. Christian A., Sepulveda, Luis E. Fecha de creación: 2008 Fecha de Registro: 2009 Libro-Tomo-Partida: Título Original: Interprete de Plantillas 1.0 Tipo: Software Autores: Ruíz, G. Alexandra., Candela, U. Christian A., Sepulveda, Luis E. Fecha de creación: 2008 Fecha de Registro: 2009 Libro-Tomo-Partida: Título Original: Librería de Flujo de Salida al Usuario 1.0 Tipo: Software Autores: Ruíz, G. Alexandra., Candela, U. Christian A., Sepulveda, Luis E. Fecha de creación:

49 Versión: 02 Fecha: 2009/11/04 Página 45 de Fecha de Registro: 2009 Libro-Tomo-Partida: Título Original: Modulo de Sesiones 1.0 Tipo: Software Autores: Ruíz, G. Alexandra., Candela, U. Christian A., Sepulveda, Luis E. Fecha de creación: 2008 Fecha de Registro: 2009 Libro-Tomo-Partida: Investigación Co-Investigador principal del Proyecto de Investigación: Análisis de configuración de servidores proxy caché. Universidad del Quindío Creación del Grupo de Investigación en Redes, Información y Distribución GRID, de la Universidad del Quindío. Armenia, abril de

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