Cân bằng tải - Load Balancing là gì và tại sao phải dùng cân bằng tải?

19/10/2019

Cân bằng tải là một phương pháp phân phối khối lượng tải trên nhiều máy tính hoặc một cụm máy tính để có thể sử dụng tối ưu các nguồn lực, tối đa hóa thông lượng, giảm thời gian đáp ứng và tránh tình trạng quá tải trên máy chủ. 

Một cơ sở hạ tầng website không có cân bằng tải sẽ trông như thế này:

Load balancing – cân bằng tải là một thành phần đóng vai trò quan trọng trong các cơ sở hạ tầng mạng ngày nay. Nó được dùng để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của các website, ứng dụng, cơ sở dữ liệu và các dịch vụ khác bằng phương thức phân phối khối lượng công việc ra nhiều cloud server cùng lúc.

Trong ví dụ này, người dùng kết nối trực tiếp đến web server (tại yourdomain.com). Nếu web server duy nhất này gặp vấn đề, người dùng sẽ không thể truy cập vào website được nữa. Ngoài ra, nếu có nhiều người dùng cố gắng truy cập vào server cùng một lúc thì sẽ xảy ra quá tải, khiến thời gian tải website chậm đi hoặc kết nối bị gián đoạn.

Điều này có thể khắc phục bằng cách thêm vào hệ thống cân bằng tải và ít nhất một web server hỗ trợ bổ sung trên backend. Thông thường, tất cả các nội dung mà người dùng nhận được là như nhau bất kể họ đang kết nối với server nào.

Diagram 01: Load Balancers / Top-to-bottom

Trong ví dụ ở trên, hệ thống cân bằng tải sẽ chuyển tiếp yêu cầu của người dùng đến một server phụ trợ và đáp ứng trực tiếp yêu cầu đó. Vị trí nếu trục trặc có thể gây ảnh hưởng cho cả hệ thống bây giờ chính là vị trí cân bằng tải. Điều này có thể khắc phục bằng cách đưa vào một hệ thống cân bằng tải thứ hai, nhưng trước khi nói về điều này hãy tìm hiểu cách thức hoạt động của hệ thống cân bằng tải.

1. Cân bằng tải có thể xử lý loại giao thức dữ liệu nào?

Quản trị viên của hệ thống cân bằng tải có thể tạo các quy định chuyển tiếp đối với bốn loại giao thức chính:

- HTTP – Chuẩn cân bằng HTTP trực tiếp yêu cầu dựa trên cơ chế HTTP chuẩn. Bộ cân bằng tải đặt các tiêu đề X-Forwarded-For, X-Forwarded-Proto, và X-Forwarded-Port để cung cấp các thông tin về các yêu cầu gốc tới hệ thống backend.

- HTTPS – cân bằng HTTPS hoạt động tương tự như HTTP, với sự bổ sung mã hóa. Mã hóa được xử lý theo một trong hai cách: một là duy trì mã hóa với việc cho phép SSL đi từ đầu đến cuối hệ thống, hai là đặt bộ giải mã trên hệ thống cân bằng tải và gửi dữ liệu không mã hóa đến cuối hệ thống.

- TCP – Đối với các ứng dụng không sử dụng HTTP hoặc HTTPS, lưu lượng TCP cũng có thể được cân bằng. Chẳng hạn như lượng truy cập vào một cụm cơ sở dữ liệu có thể được mở rộng trên tất cả các máy chủ.

- UDP – Gần đây, một số hệ thống đã hỗ trợ cân bằng tải cho giao thức Internet cốt lõi như DNS và syslogd sử dụng UDP.

Các quy định chuyển tiếp này sẽ xác định giao thức và cổng vào trên bộ cân bằng tải, sau đó bản đồ hóa giao thức và cổng mà bộ cân bằng tải dùng để chuyển dữ liệu đến hệ thống backend.

2. Cân bằng tải chọn server backend như thế nào?

Các hệ thống cân bằng tải sẽ chọn cloud server để chuyển tiếp yêu cầu dựa trên sự kết hợp của hai yếu tố. Đầu tiên là đảm bảo các cloud server đã chọn có thể phản hồi chính xác các yêu cầu, và sau đó là sử dụng một quy tắc được cấu hình sẵn để “nhặt” một hay nhiều cloud server trong số này.

3. Kiểm tra “sức khỏe”

Hệ thống cân bằng tải chỉ chuyển tiếp dữ liệu đến các server backend “khỏe mạnh”. Để kiểm tra sức khỏe của server backend, hệ thống sẽ thường xuyên kết nối đến backend server thông qua các giao thức và cổng thiết lập bởi quy tắc chuyển tiếp, từ đó đảm bảo server có phản hồi. Nếu server không vượt qua được bước kiểm tra này, chúng sẽ tự động bị loại bỏ khỏi hệ thống cho đến khi có thể phản hồi lại bước kiểm tra sức khỏe đó.

4. Các thuật toán cân bằng tải

Các thuật toán phổ biến để xác định cloud server nào trên backend khỏe mạnh bao gồm:

- Round Robin: phương thức này lựa chọn server theo tuần tự. Bộ cân bằng tải sẽ chọn server đầu tiên trong danh sách của mình cho yêu cầu đầu tiên, sau đó di chuyển xuống server tiếp theo trong danh sách theo thứ tự và bắt đầu lại từ đầu khi hết danh sách.

- Least Connections: hệ thống cân bằng tải sẽ chọn server có ít kết nối nhất và cách này được khuyên dùng khi tốc độ truy cập bị chậm.

- Source: với thuật toán Source, bộ cân bằng tải sẽ chọn server dựa trên một chuỗi các IP gốc của yêu cầu, chẳng hạn như IP của người truy cập. Phương thức này đảm bảo một người dùng cụ thể sẽ luôn kết nối với cùng một server.

Các thuật toán được cung cấp cho quản trị viên sẽ tùy thuộc vào công nghệ mà bộ cân bằng tải sử dụng.

5. Cân bằng tải dự phòng

Để ngăn chặn khả năng ảnh hưởng đến toàn hệ thống nếu bộ cân bằng tải gặp trục trặc, một bộ cân bằng tải dự phòng có thể kết nối vào để tạo thành một cụm cân bằng tải. Mỗi bộ cân bằng tải đều có thể phát hiện lỗi và phục hồi.

Diagram 02: Cluster / Distributed

Trong trường hợp bộ cân bằng tải chính bị lỗi, DNS sẽ đưa người dùng đến với bộ cân bằng tải dự phòng. Để tiết kiệm thời gian khi quá trình thay đổi DNS có thể khá lâu mới thông báo được lên Internet, ngoài ra để việc chống lỗi này hoạt động tự động thì nhiều quản trị viên sử dụng hệ thống cho phép linh hoạt thay đổi IP, chẳng hạn như Floating IP.

Bằng cách cung cấp một địa chỉ IP tĩnh tùy chỉnh được khi cần thiết, các vấn đề về mất thời gian thông báo lên Internet và lưu bộ nhớ đệm khi thay đổi DNS có thể loại bỏ. Tên miền có thể duy trì liên kết với cùng một địa chỉ IP, trong khi địa chỉ IP này được di chuyển giữa các cloud server.

Một hệ thống cơ sở hạ tầng sử dụng Floating IP cao cấp sẽ giống như sau:

Diagram 03: Floating IPs

Tổng hợp

 

Tin liên quan

06/12/2021

[Cẩm nang Cloud] Kiến trúc của Điện toán đám mây

Mục đích của bài này trong chuyên mục Cẩm nang Cloud là để giúp bạn hiểu rõ kiến trúc của Điện toán đám mây, từ đó biết cách ứng dụng để mang lại lợi nhuận và nâng cao chất lượng công việc trong doanh nghiệp.

03/12/2021

[Cẩm nang Cloud] Ứng dụng thực tế của Điện toán đám mây

Dịch vụ đám mây được ứng dụng trong nhiều khía cạnh quan trọng trên thực tế. Cho dù bạn là một cá nhân đang sử dụng dịch vụ ngân hàng trực tuyến hoặc tổ chức của bạn đang vận hành một ứng dụng chia sẻ ảnh với hàng triệu người dùng qua điện thoại, dịch vụ đám mây có thể thỏa mãn tất cả nhu cầu với mức chi phí thấp.

02/12/2021

​[Cẩm nang Cloud] Cách thức hoạt động của Điện toán đám mây

Trong bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách hoạt động của Điện toán đám mây và cách nó được quản lý. Ngoài ra, chúng ta cũng sẽ tìm hiểu về trường hợp sử dụng Điện toán đám mây của công ty nước ngoài và các đặc điểm của nó.

30/11/2021

[Cẩm nang Cloud] Ưu điểm và nhược điểm của Điện toán đám mây

Mặc dù điện toán đám mây chắc chắn mang lại lợi ích cho các công ty quy mô vừa và lớn, nhưng nó không phải là không có mặt trái của nó, đặc biệt là đối với các doanh nghiệp nhỏ hơn và chúng ta sẽ cùng tìm hiểu trong chuyên mục Cẩm nang Cloud hôm nay.

30/11/2021

[Cẩm nang Cloud] ​10 tính năng chính của Điện toán đám mây

Người ta thấy rằng Điện toán đám mây là một mô hình cho phép truy cập mạng theo yêu cầu, phổ biến, thuận tiện khi truy cập vào các tài nguyên máy tính. Có rất nhiều dịch vụ và tính năng của điện toán đám mây.

29/11/2021

Webinar: Xây dựng, bảo mật nền tảng điện toán đám mây - Cơ sở hạ tầng quan trọng trong chuyển đổi số

Trong khuôn khổ Dự án “Chuyển đổi số cho doanh nghiệp trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0”, Phòng Thương mại và Công nghiệp Việt Nam (VCCI) phối hợp với Viettel IDC và Akamai Technologies tổ chức hội thảo trực tuyến.

29/11/2021

[Cẩm nang Cloud] Hướng dẫn về Điện toán đám mây cho người mới bắt đầu

Để khởi động chuyên mục này, chúng ta sẽ bắt đầu tìm hiểu về Điện toán đám mây – Cloud Computing thông qua Chuyên mục “Cẩm nang Cloud”. Ở bài viết này, Viettel IDC sẽ đề cập đến tất cả các thông tin như lịch sử hình thành, đặc điểm, ưu điểm, nhược điểm và các loại hình Điện toán đám mây.

26/11/2021

So sánh phương án thuê và xây Trung tâm dữ liệu

Hiện nay, các doanh nghiệp có xu hướng dịch chuyển hạ tầng công nghệ thông tin lên môi trường Cloud. Tuy nhiên, vẫn có một số ứng dụng mà doanh nghiệp cần triển khai trên hạ tầng trong Data Center, vậy nên lựa chọn việc thuê và xây mới một trung tâm dữ liệu đang là một bài toán khó. Bài viết này sẽ giúp chúng ta so sánh và tìm ra câu trả lời phù hợp dựa trên một số tiêu chí nổi bật dưới đây.

26/11/2021

Sự phát triển của Cloud Computing trong tương lai

Ngày nay, chúng ta có thể kết nối tất cả các hệ thống công nghệ thông tin với Cloud Computing. Ở đó mọi người sẽ được cung cấp một thế giới về kỹ thuật số, ứng dụng, dịch vụ và nền tảng hoàn toàn mới. Chúng ta có thể thấy tương lai của Cloud Computing là sự kết hợp giữa các sản phẩm phần mềm dựa trên Cloud và on-permises sẽ giúp tạo ra các giải pháp CNTT kết hợp với nhau.

26/11/2021

VMware NSX - Giải pháp mạng và bảo mật trên nền tảng Cloud của Viettel IDC

VMWare đang là một trong những hãng công nghệ dẫn đầu trên thị trường điện toán đám mây hiện nay. Các sản phẩm của họ được đánh giá rất cao trong ngành công nghiệp IT, VMWare ESXi, VMWare vCenter là những thành phần nổi bật trong bộ giải pháp VMWare VSphere được biết đến rộng rãi nhất.

// doi link