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

01/04/2020

Office 365 chính thức đổi tên thành Microsoft 365 với nhiều ứng dụng và tính năng mới

22 tháng 4 tới, Office 365 sẽ được đổi thành Microsoft 365 nhưng không chỉ là tên gọi, Microsoft nhấn mạnh đây là một "Dịch vụ thuê bao dành cho cuộc sống của bạn" - ám chỉ nhiều hơn là một gói công cụ văn phòng. Vậy sẽ có những cập nhật gì mới?

25/03/2020

Cần chuẩn bị những gì để làm việc từ xa trong thời gian dịch Covid-19 diễn ra?

Để có thể làm việc từ xa hiệu quả bạn cần phải chuẩn bị rất nhiều thứ, trong đó có việc đảm bảo có máy tính kết nối Internet, sử dụng thành thạo các phần mềm lưu trữ, bảo mật riêng của cơ quan,...

23/03/2020

Phương pháp triển khai và vận hành quy trình làm việc từ xa cho doanh nghiệp

Làm việc từ xa là một khái niệm không mới với các freelancer hay các nhóm làm việc đa quốc gia, đặc biệt là trong lúc dịch bệnh Covid-19 đang hoành hành như hiện nay.

18/03/2020

Cloud PC (VDI) là gì? Cloud PC gồm những thành phần nào?

Cloud PC là giải pháp máy tính ảo được xây dựng dựa trên công nghệ điện toán đám mây, lưu trữ dữ liệu máy tính người dùng tại trung tâm dữ liệu, được trang bị nhiều lớp bảo mật.

18/03/2020

Giải pháp Cloud PC (VDI) đem lại những lợi ích nào cho doanh nghiệp?

Cloud PC (VDI) đem đến nhiều lợi ích lớn cho doanh nghiệp, trong đó có thể kể đến như việc làm giảm đi đáng kể mức chi phí phải đầu tư về tài nguyên phần cứng cho toàn hệ thống máy tính làm việc.

18/03/2020

Cloud Camera là gì? So sánh Cloud Camera và Camera truyền thống?

Giải pháp Cloud Camera là hệ thống truyền dẫn tín hiệu và lưu trữ dữ liệu video từ các Camera phân tán, cho phép người dùng xem, tương tác với các camera và dữ liệu video trực tuyến qua mạng, mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp.

18/03/2020

Cloud Camera - Giải pháp quản trị doanh nghiệp hiệu quả

Sử dụng Cloud Camera, doanh nghiệp có thể theo dõi cùng lúc nhiều địa điểm, chi nhánh trên cùng một giao diện, một tài khoản; theo dõi và truy xuất dữ liệu 24/7 (không lo mất dữ liệu khi đầu ghi hình hỏng như các giải pháp Camera truyền thống).

10/03/2020

Học trực tuyến - Khi E-Learning kết hợp với công nghệ điện toán đám mây

Đám mây" (Cloud) có những ảnh hưởng tích cực tới giáo dục như tiết kiệm chi phí thiết lập phần mềm đào tạo, phát triển các khóa học trực tuyến,... Cloud cho phép con người lưu trữ mọi tập tin, dịch vụ và tài sản kỹ thuật số trên máy chủ ảo, đồng thời có thể chia sẻ với các thiết bị ở bất cứ nơi đâu, bất kỳ thời gian nào.

07/03/2020

Xu hướng tương lai của nghề IT và công nghệ điện toán đám mây

Điện toán mây đã và đang hiện diện ở rất nhiều nơi, từ công việc cho đến cuộc sống. Các "đám mây" đã thay đổi đáng kể cách con người sử dụng máy tính và nó cũng tạo ra nhiều cơ hội và thách thức cho nghề IT trong tương lai.

04/03/2020

VMware bổ nhiệm Giám đốc phát triển đối tác mới, định hướng chuyển đổi số tại Việt Nam

Theo VMware, việc bổ nhiệm ông Venkatesh Murali vào vị trí Giám đốc Phát triển đối tác sẽ thúc đẩy hơn nữa hành trình chuyển đổi số và lên đám mây của các khách hàng tại những thị trường năng động, tăng trưởng nhanh ở châu Á, trong đó có Việt Nam.