Lição 54: Arquitetura Distribuída (Microservices, Load Balancing)

1. Narrativa

Quando a Academia Æther opera com esquadras de mechas espalhadas pelo globo, a coordenação exige uma arquitetura distribuída robusta. Cada mecha é um microserviço independente com suas capacidades e limitações. O load balancer distribui as missões entre as unidades disponíveis, garantindo que nenhuma seja sobrecarregada. O piloto arquiteto projeta sistemas que escalam sem colapsar sob pressão inimiga.

2. Conceito

Arquitetura distribuída envolve múltiplos serviços trabalhando juntos:

• Microservices: Serviços pequenos e independentes, cada um com responsabilidade única
• Load Balancing: Distribuição inteligente de carga entre nós disponíveis
• Service Discovery: Localização automática de serviços na rede
• Health Checks: Monitoramento contínuo da saúde de cada nó
• Rebalanceamento: Redistribuição de carga quando nós são adicionados/removidos

3. Requisitos

• Modelar nós de serviço com capacidade e carga
• Implementar estratégias de load balancing (Round-Robin, Menor Carga)
• Simular health checks com critérios de saúde
• Calcular métricas de utilização da rede
• Implementar rebalanceamento dinâmico de cargas

4. Design de Dados

graph TD
    A[Cliente: Missão] --> B[Load Balancer]
    B --> C{Estratégia}
    C -->|Round-Robin| D[NoServico 1]
    C -->|Menor Carga| E[NoServico 2]
    C -->|Aleatório| F[NoServico 3]
    D --> G[Health Check]
    E --> G
    F --> G
    G --> H{Saudável?}
    H -->|Sim| I[Executar Missão]
    H -->|Não| J[Desativar / Rebalancear]

5. Diagrama de Fluxo

flowchart TD
    A[Missão Recebida] --> B[Filtrar Nós Ativos]
    B --> C{Há nós?}
    C -->|Não| D[SemNosDisponiveis]
    C -->|Sim| E[Aplicar Estratégia]
    E --> F{Capacidade?}
    F -->|Sem capacidade| G[SemCapacidade]
    F -->|OK| H[Atribuir Missão]
    H --> I[Incrementar Carga]
    I --> J[Retornar Resultado]

6. Funções

Função	Descrição
criar_no	Cria um novo nó de serviço
selecionar_round_robin	Seleciona próximo nó circularmente
selecionar_menor_carga	Seleciona nó com menor utilização
atribuir_missao	Atribui missão usando estratégia
realizar_health_check	Verifica saúde de um nó
filtrar_nos_ativos	Filtra nós ativos
calcular_metricas	Calcula métricas de utilização
desativar_no	Remove nó do cluster
rebalancear	Redistribui carga igualmente

7. Exemplo

let mut nos = vec![
    criar_no("mecha-01", "192.168.1.10", 8080, 100),
    criar_no("mecha-02", "192.168.1.11", 8080, 100),
];
let resultado = atribuir_missao(&mut nos, EstrategiaBalanceamento::RoundRobin, 0, 25);
assert!(matches!(resultado, ResultadoAtribuicao::Atribuido { .. }));
let hc = realizar_health_check(&nos[0], 1000);
assert!(hc.sucesso);

8. Missão

1. Implementar criar_no inicializando struct com ativo=true e carga=0
2. Implementar selecionar_round_robin com (indice_atual + 1) % nos_ativos.len()
3. Implementar selecionar_menor_carga usando .iter().min_by_key()
4. Implementar atribuir_missao com match na estratégia e verificação de capacidade
5. Implementar realizar_health_check verificando ativo e carga < 90%
6. Implementar filtrar_nos_ativos usando .iter().filter()
7. Implementar calcular_metricas agregando dados com fold
8. Implementar desativar_no buscando por ID e rebalancear redistribuindo igualmente

9. Como Executar

cargo build
cargo test
cargo clippy -- -D warnings
cargo fmt --check

10. Dicas

• Round-robin é circular: (i + 1) % n nunca ultrapassa o limite
• Use .iter_mut().find() para localizar e modificar um nó por ID
• Health check: carga < carga_maxima * 90 / 100 para verificar o limite de 90%
• Rebalanceamento: carga_total / nos_ativos com divisão inteira
• Métricas: cuidado com divisão por zero quando não há nós