Tìm hiểu về công nghệ cân bằng tải - Load Balancing

19/10/2019

1. Khái niệm cân bằng tải

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.

Các lợi ích khi sử dụng phương pháp cân bằng tải:

- Tăng khả năng đáp ứng, tránh tình trạng quá tải trên máy chủ, đảm bảo tính linh hoạt và mở rộng cho hệ thống.

- Tăng độ tin cậy và khả năng dự phòng cho hệ thống:Sử dụng cân bằng tải giúp tăng tính HA (High Availability) cho hệ thống, đồng thời đảm bảo cho người dùng không bị gián đoạn dịch vụ khi xảy ra lỗi sự cố lỗi tại một điểm cung cấp dịch vụ.

- Tăng tính bảo mật cho hệ thống:Thông thường khi người dùng gửi yêu cầu dịch vụ đến hệ thống, yêu cầu đó sẽ được xử lý trên bộ cân bằng tải, sau đó thành phần cân bằng tải mới chuyển tiếp các yêu cầu cho các máy chủ bên trong. Quá trình trả lời cho khách hàngcũng thông qua thành phần cân bằng tải, vì vậy mà người dùng không thể biết được chính xác các máy chủ bên trong cũng như phương pháp phân tải được sử dụng. Bằng cách này có thể ngăn chặn người dùng giao tiếp trực tiếp với các máy chủ, ẩn các thông tin và cấu trúc mạng nội bộ, ngăn ngừa các cuộc tấn công trên mạng hoặc các dịch vụ không liên quan đang hoạt động trên các cổng khác.

2. Các thuật toán cân bằng tải

Có rất nhiều thuật toán cân bằng tải được sử dụng, sau đây là các thuật toán cân bằng tải phổ biến nhất:

2.1. Thuật toán Round Robin:

Đây gọi là thuật toán luân chuyển vòng, các máy chủ sẽ được xem ngang hàng và sắp xếp theo một vòng quay. Các truy vấn dịch vụ sẽ lần lượt được gửi tới các máy chủ theo thứ tự sắp xếp.

Ví dụ:

Cấu hình một cụm Cluster bao gồm 03 máy chủ: A, B, C.

Yêu cầu dịch vụ thứ nhất sẽ được gửi đến máy chủ A.

Yêu cầu dịch vụ thứ hai sẽ được gửi đến máy chủ B.

Yêu cầu dịch vụ thứ ba sẽ được gửi đến máy chủ C.

Yêu cầu dịch vụ thứ tư sẽ lại được gửi cho máy chủ A….

2.2. Thuật toán Weighted Round Robin:

Bản chất giống như thuật toán Round Robin, tuy nhiên chúng ta có thể cấu hình cho một máy chủ nào đó thường xuyên được sử dụng hơn.

2.3. Thuật toán Least Connection:

Đây là thuật toán dựa trên tính toán số lượng kết nối để thực hiện cân bằng tải cho máy chủ, nó sẽ tự động lựa chọn máy chủ với số lượng kết nối đang hoạt động là nhỏ nhất.

2.4. Thuật toán Weights Least Connection:

Bản chất giống thuật toán Least Connection, nhưng chúng ta có thể cấu hình ưu tiên cho một máy chủ trong cụm máy chủ hoạt động.

2.5. Thuật toán Least Response Time:

Đây là thuật toán sử dụng phương pháp thời gian đáp ứng ít nhất, lựa chọn dịch vụ trên máy chủ với thời gian đáp ứng là thấp nhất.

Ngoài ra còn có rất nhiều thuật toán cân bằng tải khác tùy theo phần mềm hoặc phần cứng cân bằng tải được sử dụng.

3. Mô hình triển khai cho hệ thống DNS quốc gia.

Hiện tại hệ thống máy chủ tên miền quốc gia gồm 5 cụm máy chủ đặt trong nước trong đó 2 cụm tại thành phố Hồ Chí Minh; 2 cụm tại Hà Nội và 1 cụm đặt tại Đà Nẵng.

Công nghệ cân bằng tải được sử dụng trên hệ thống DNS quốc gia bao gồm:

- Round Robin DNS.

- Sử dụng thiết bị cân bằng tải chuyên dụng.

- Công nghệ DNS Anycast.

3.1. Round Robin DNS:

Phương pháp Round Robin DNS là một phương pháp cân bằng tải phổ biến, đơn giản và dễ sử dụng; đặc biệt phương pháp này rất thích hợp khi cân bằng tải theo khu vực địa lý (Global Server Load Balancing).

Trung tâm Internet Việt Nam đang sử dụng phương pháp cân bằng tải Round Robin DNS trong việc cân bằng tải truy vấn DNS .VN  cho các cụm máy chủ thuộc các khu vực địa lý khác nhau: Hà Nội, Đà Nẵng và Hồ Chí Minh.

Các truy vấn tên miền dưới .VN được phân bố đều trên các cụm máy chủ.

Ví dụ:

com.vn  nameserver = a.dns-servers.vn

com.vn  nameserver = b.dns-servers.vn

com.vn  nameserver = c.dns-servers.vn

com.vn  nameserver = d.dns-servers.vn

com.vn  nameserver = e.dns-servers.vn

com.vn  nameserver = f.dns-servers.vn

com.vn  nameserver = vn.cctld.authdns.ripe.net

Hình 1: Cân bằng tải sử dụng Round Robin DNS

Phương pháp cân bằng tải này dựa trên thuật toán Round Robin đã được trình bày ở trên.

Khi yêu cầu truy vấn đầu tiên đến được máy chủ DNS, nó sẽ trả về địa chỉ IP của máy chủ DNS-A.

Khi có yêu cầu truy vấn thứ hai đến máy chủ DNS, nó sẽ trả về địa chỉ IP của máy chủ DNS-B.

Khi có yêu cầu truy vấn thứ ba đến máy chủ DNS, nó sẽ trả về địa chỉ IP của máy chủ DNS-C.

Quá trình này cứ tiếp tục như vậy với các yêu cầu tiếp theo, và sau khi đi hết một vòng Round Robin, truy vấn sẽ được lặp lại.

3.2. Sử dụng thiết bị cân bằng tải chuyên dụng:

Phương pháp cân bằng tải dùng thiết bị phần cứng sẽ tạo một địa chỉ IP ảo với mạng bên ngoài, địa chỉ này sẽ được bản đồ hóa (mapping) với các địa chỉ máy chủ bên trong một Cluster. Bên ngoài sẽ không thể truy cập trực tiếp đến các máy chủ bên trong, mà chỉ truy cập đến địa chỉ ảo được cấu hình trên thiết bị cân bằng tải.

Hiện tại, Trung tâm Internet Việt Nam đang sử dụng các thiết bị cân bằng tải chuyên dụng như Cisco CSM, Cisco CSS trong việc cân bằng tải cho các máy chủ trong từng cụm máy chủ DNS quốc gia. Việc cân bằng tải này được thực hiện tại từng cụm máy chủ DNS nên còn được gọi là Local Load Balancing.

Ví dụ, cụm máy chủ DNS-B và cụm máy chủ DNS-C hiện tại đang được sử dụng phương pháp cân bằng tải bằng thiết bị chuyên dụng. Trong hai cụm này có nhiều máy chủ DNS cùng hoạt động, tuy nhiên người dùng bên ngoài chỉ nhìn thấy địa chỉ IP là Virtual IP (VIP): 203.119.10.105 (Cụm DNS-B); 203.119.38.105 (Cụm DNS-C). Bằng cách này có thể đảm bảo tăng khả năng đáp ứng truy vấn, tăng tính dự phòng và tính bảo mật cho hệ thống DNS quốc gia.

3.3. Công nghệ DNS Anycast:

Hiện tại, hệ thống DNS quốc gia sử dụng công nghệ DNS Anycast cho 02 cụm máy chủ đặt ở nước ngoài, công nghệ này  đảm bảo truy vấn tên miền ".vn" từ phía người dùng trên khắp thế giới sẽ được thực hiện rất nhanh qua máy chủ DNS gần nhất được tìm thấy trong số các máy chủ tên miền ".vn".

Nguồn: Vnnic

 

Tin liên quan

07/12/2021

[Cẩm nang Cloud] Những chứng chỉ thông dụng nhất về Điện toán đám mây

Trong bài viết Cẩm nang Cloud hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về những chứng chỉ đám mây tốt nhất nên theo đuổi để có thể có đủ kiến thức về Cloud và gia tăng uy tín của bạn trong lĩnh vực này.

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.

// doi link