Mục đích chính của load balancing (cân bằng tải) là đảm bảo tính sẵn sàng và hiệu suất của hệ thống, bằng cách tránh cho bất kỳ máy chủ nào bị quá tải hoặc gián đoạn hoạt động. Nó cũng có thể giúp tăng tính bảo mật và tin cậy của hệ thống bằng cách chuyển tải sang các máy chủ khác nếu một máy chủ bị gián đoạn hoặc dừng hoạt động.
Cân bằng tải (load balancing) là gì?
Cân bằng tải là một kỹ thuật được sử dụng để phân phối lưu lượng mạng trên một nhóm máy chủ được gọi là cụm máy chủ. Nó tối ưu hóa hiệu suất mạng, độ tin cậy và dung lượng, giảm độ trễ vì nhu cầu được phân bổ đồng đều giữa nhiều máy chủ và tài nguyên tính toán.
Load balancing sử dụng một thiết bị - vật lý hoặc ảo - để xác định trong thời gian thực máy chủ nào trong nhóm có thể đáp ứng tốt nhất một yêu cầu máy khách nhất định , đồng thời đảm bảo lưu lượng mạng lớn không quá áp đảo một máy chủ duy nhất.
Ngoài việc tối đa hóa dung lượng mạng và đảm bảo hiệu suất cao, cân bằng tải cung cấp khả năng chuyển đổi dự phòng. Nếu một máy chủ bị lỗi, bộ cân bằng tải ngay lập tức chuyển hướng khối lượng công việc của nó đến một máy chủ sao lưu, do đó giảm thiểu ảnh hưởng đến người dùng cuối.
Cân bằng tải thường được phân loại là hỗ trợ Lớp 4 hoặc Layer 7 của mô hình tham chiếu kết nối các hệ thống mở (OSI). Cân bằng tải Layer 4 phân phối lưu lượng truy cập dựa trên dữ liệu truyền tải, chẳng hạn như địa chỉ IP và số cổng TCP. Các thiết bị Load balancing Layer 7 đưa ra quyết định định tuyến dựa trên các đặc điểm cấp ứng dụng, bao gồm thông tin tiêu đề Giao thức truyền siêu văn bản (HTTP) và nội dung thực tế của thư, chẳng hạn như URL và cookie. Cân bằng tải Layer 7 phổ biến hơn, nhưng cân bằng tải Layer 4 vẫn phổ biến, đặc biệt là trong các triển khai biên.
Cách hoạt động của cân bằng tải Load balancing
Cân bằng tải xử lý các yêu cầu đến từ người dùng về thông tin và các dịch vụ khác. Họ ngồi giữa các máy chủ xử lý các yêu cầu đó và internet. Khi nhận được yêu cầu, trước tiên bộ cân bằng tải sẽ xác định máy chủ nào trong nhóm khả dụng và trực tuyến, sau đó định tuyến yêu cầu đến máy chủ đó. Trong thời gian tải nặng, bộ cân bằng tải hoạt động kịp thời và có thể tự động thêm máy chủ để đáp ứng với lưu lượng truy cập tăng đột biến. Ngược lại, bộ cân bằng tải có thể làm giảm máy chủ nếu nhu cầu thấp.
Các loại Load balancing (cân bằng tải)
Cân bằng tải là một thành phần quan trọng của cơ sở hạ tầng có độ sẵn sàng cao. Tùy thuộc vào nhu cầu của mạng, nhiều loại cân bằng tải khác nhau có thể được triển khai với khả năng lưu trữ, chức năng và độ phức tạp khác nhau.
Cân bằng tải có thể là một thiết bị vật lý, một phiên bản phần mềm hoặc kết hợp cả hai. Sau đây là hai loại cân bằng tải:
- Cân bằng tải phần cứng. Cân bằng tải phần cứng là một thiết bị phần cứng có phần mềm tích hợp chuyên dụng và độc quyền được thiết kế để xử lý một lượng lớn lưu lượng ứng dụng. Các cân bằng tải này có khả năng ảo hóa tích hợp và cho phép sử dụng nhiều phiên bản cân bằng tải ảo trên một thiết bị. Theo truyền thống, các nhà cung cấp đã tải phần mềm độc quyền lên phần cứng chuyên dụng và bán nó cho người dùng dưới dạng thiết bị độc lập - thường theo cặp để cung cấp chuyển đổi dự phòng nếu một hệ thống gặp sự cố. Mạng lưới đang phát triển đòi hỏi một tổ chức phải mua các thiết bị bổ sung hoặc lớn hơn.
- Phần mềm cân bằng tải. Cân bằng tải phần mềm chạy trên máy ảo (VM) hoặc server hộp trắng, rất có thể là chức năng bộ điều khiển phân phối ứng dụng (ADC). ADC thường cung cấp các tính năng bổ sung, bao gồm bộ nhớ đệm, nén và định hình lưu lượng truy cập. Phổ biến trong môi trường đám mây, cân bằng tải ảo có thể mang lại mức độ linh hoạt cao. Ví dụ: nó cho phép người dùng tự động tăng hoặc giảm quy mô để phản ánh lưu lượng truy cập tăng đột biến hoặc giảm hoạt động mạng.
Cân bằng tải dựa trên đám mây
Cân bằng tải đám mây sử dụng đám mây làm cơ sở hạ tầng cơ bản để cân bằng môi trường điện toán đám mây.
Sau đây là ví dụ về các mô hình cân bằng tải dựa trên đám mây:
- Cân bằng tải mạng. Đây là tùy chọn cân bằng tải nhanh nhất hiện có. Nó hoạt động trên Layer 4 của mô hình OSI và sử dụng thông tin lớp mạng để vận chuyển lưu lượng mạng.
- Cân bằng tải an toàn HTTP. Điều này cho phép quản trị viên mạng phân phối lưu lượng truy cập dựa trên thông tin đến từ địa chỉ HTTP. Nó dựa trên Layer 7 và là một trong những tùy chọn cân bằng tải linh hoạt nhất.
- Cân bằng tải trọng nội bộ. Điều này tương tự như cân bằng tải mạng, nhưng nó cũng có thể cân bằng phân phối lưu lượng trên cơ sở hạ tầng nội bộ.
Thuật toán Load balancing
Các thuật toán cân bằng tải xác định máy chủ nào nhận được các yêu cầu cụ thể của máy khách đến. Có hai loại thuật toán cân bằng tải chính: tĩnh và động.
- Thuật toán cân bằng tải tĩnh
- Phương pháp tiếp cận dựa trên IP hash-based tính toán máy chủ ưa thích của một máy khách nhất định dựa trên các khóa được chỉ định, chẳng hạn như tiêu đề HTTP hoặc thông tin địa chỉ IP. Phương pháp này hỗ trợ tính bền bỉ của phiên hoặc độ bám dính, mang lại lợi ích cho các ứng dụng dựa trên thông tin trạng thái được lưu trữ dành riêng cho người dùng, chẳng hạn như giỏ hàng thanh toán trên nền tảng thương mại điện tử
- Phương pháp round-robin đi qua tất cả các máy chủ có sẵn theo thứ tự tuần tự và phân phối lưu lượng truy cập đến danh sách các máy chủ được luân phiên bằng cách sử dụng hệ thống tên miền (DNS). Máy chủ tên có thẩm quyền mang một danh sách các bản ghi "A" khác nhau và cung cấp một bản ghi để phản hồi cho mỗi truy vấn DNS.
- Phương pháp weighted round-robin có trọng số cho phép quản trị viên chỉ định các trọng số khác nhau cho mỗi máy chủ. Bằng cách này, các máy chủ có thể xử lý nhiều lưu lượng truy cập hơn sẽ nhận được nhiều lưu lượng truy cập hơn một chút dựa trên trọng lượng của chúng. Trọng số được cấu hình trong bản ghi DNS.
- Thuật toán cân bằng tải động
- Phương pháp ít kết nối nhất ủng hộ các máy chủ có ít giao dịch và kiểm tra đang diễn ra nhất và gửi lưu lượng truy cập đến các máy chủ có ít kết nối mở nhất. Thuật toán này giả định rằng tất cả các kết nối yêu cầu sức mạnh xử lý gần như bằng nhau.
- Phương pháp kết nối ít nhất có trọng số giả định rằng một số máy chủ có thể xử lý nhiều lưu lượng truy cập hơn so với các máy chủ khác. Do đó, nó cho phép quản trị viên gán các trọng số khác nhau cho mỗi máy chủ.
- Cách tiếp cận thời gian phản hồi có trọng số sử dụng trung bình thời gian phản hồi của mỗi máy chủ và kết hợp chúng với số lượng kết nối mà mỗi máy chủ đã mở để tìm điểm đến tốt nhất cho việc gửi lưu lượng truy cập. Thuật toán này đảm bảo dịch vụ nhanh hơn, vì nó gửi lưu lượng truy cập đến các máy chủ với thời gian phản hồi nhanh nhất.
- Thuật toán dựa trên tài nguyên phân phối tải dựa trên tính khả dụng của tài nguyên trên mỗi máy chủ tại thời điểm đó. Trước khi phân phối lưu lượng truy cập, nó truy vấn một phần mềm chuyên dụng được gọi là tác nhân chạy trên mỗi máy chủ để đo lường tính khả dụng của bộ xử lý và bộ nhớ trung tâm.
Lợi ích của Load balancing
Các tổ chức quản lý nhiều máy chủ có thể được hưởng lợi rất nhiều từ việc cân bằng tải lưu lượng mạng của họ. Sau đây là những ưu điểm chính của việc sử dụng cân bằng tải:
- Cải thiện khả năng mở rộng. Cân bằng tải có thể thay đổi quy mô cơ sở hạ tầng máy chủ theo yêu cầu, tùy thuộc vào yêu cầu mạng mà không ảnh hưởng đến dịch vụ. Ví dụ: nếu một trang web bắt đầu thu hút một lượng lớn khách truy cập, nó có thể gây ra lưu lượng truy cập tăng đột biến. Nếu máy chủ web không thể quản lý dòng lưu lượng truy cập đột ngột này, trang web có thể gặp sự cố. Cân bằng tải có thể phân tán lưu lượng truy cập bổ sung trên nhiều máy chủ, ngăn điều này xảy ra.
- Cải thiện hiệu quả. Do giảm gánh nặng lưu lượng truy cập trên mỗi máy chủ, lưu lượng mạng lưu lượng truy cập tốt hơn và cải thiện thời gian phản hồi. Điều này cuối cùng cung cấp trải nghiệm tốt hơn cho khách truy cập trang web.
- Giảm thời gian chết. Các công ty có sự hiện diện toàn cầu và nhiều địa điểm ở các múi giờ khác nhau có thể được hưởng lợi từ việc cân bằng tải, đặc biệt là khi nói đến bảo trì máy chủ. Ví dụ: một công ty có thể tắt máy chủ cần bảo trì và định tuyến lưu lượng truy cập đến các bộ cân bằng tải có sẵn khác mà không gây gián đoạn dịch vụ hoặc thời gian chết.
- Phân tích dự đoán. Cân bằng tải có thể cung cấp khả năng phát hiện sớm các lỗi và giúp quản lý chúng mà không ảnh hưởng đến các tài nguyên khác. Ví dụ: bộ cân bằng tải dựa trên phần mềm có thể dự đoán tắc nghẽn giao thông trước khi chúng xảy ra.
- Quản lý hiệu quả thất bại. Trong trường hợp xảy ra lỗi, bộ cân bằng tải có thể tự động chuyển hướng lưu lượng truy cập đến các tài nguyên chức năng và các tùy chọn sao lưu. Ví dụ: nếu phát hiện lỗi trên tài nguyên mạng, chẳng hạn như máy chủ thư, bộ cân bằng tải có thể phân phối lại tài nguyên đến các khu vực không bị ảnh hưởng khác để tránh gián đoạn dịch vụ.
- Cải thiện bảo mật. Cân bằng tải thêm một lớp bảo mật bổ sung mà không yêu cầu thay đổi hoặc tài nguyên bổ sung. Khi nhiều điện toán chuyển sang đám mây, bộ cân bằng tải đang được trang bị các tính năng bảo mật, chẳng hạn như chức năng giảm tải. Điều này bảo vệ một tổ chức chống lại các cuộc tấn công từ chối dịch vụ phân tán bằng cách chuyển lưu lượng tấn công từ máy chủ của công ty sang nhà cung cấp đám mây công cộng.
Cân bằng tải phần cứng so với cân bằng tải phần mềm
Cả bộ cân bằng tải phần cứng và phần mềm đều có các trường hợp sử dụng cụ thể. Cân bằng tải phần cứng yêu cầu các thiết bị giá đỡ và ngăn xếp, trong khi cân bằng tải phần mềm được cài đặt trên máy chủ x86 tiêu chuẩn , máy ảo hoặc phiên bản đám mây. Cân bằng tải phần cứng có kích thước để xử lý tải lưu lượng truy cập cao điểm. Các sản phẩm phần mềm thường được cấp phép dựa trên mức tiêu thụ băng thông.
Sau đây là một số ưu và nhược điểm của cân bằng tải dựa trên phần cứng và phần mềm.
Cân bằng tải phần cứng
Ưu điểm
- Chúng cung cấp xuất lượng nhanh, vì phần mềm được chạy trên các bộ xử lý chuyên dụng.
- Các bộ cân bằng tải này cung cấp bảo mật tốt hơn, vì chúng chỉ được xử lý bởi tổ chức chứ không phải bởi bất kỳ bên thứ ba nào.
- Chúng cũng tốn một chi phí cố định để mua.
Nhược điểm
- Cân bằng tải phần cứng đòi hỏi thêm nhân sự và chuyên môn để cấu hình và lập trình chúng.
- Chúng không thể thay đổi quy mô khi đạt đến giới hạn đã đặt cho một số kết nối. Khi điều này xảy ra, các kết nối bị từ chối, bị rớt hoặc xuống cấp và lựa chọn duy nhất là mua và cài đặt các máy bổ sung.
- Chúng đắt hơn, vì chi phí mua và bảo trì của chúng cao hơn. Sở hữu một bộ cân bằng tải phần cứng có thể yêu cầu thuê chuyên gia tư vấn để quản lý nó.
Cân bằng tải phần mềm
Ưu điểm
- Cung cấp sự linh hoạt để điều chỉnh theo nhu cầu và yêu cầu thay đổi của mạng.
- Với nhiều phiên bản phần mềm hơn, cân bằng tải phần mềm có thể mở rộng quy mô vượt quá khả năng ban đầu.
- Cung cấp cân bằng tải dựa trên đám mây, cung cấp các tùy chọn bên ngoài trang web có thể hoạt động trên một mạng lưới máy chủ linh hoạt. Điện toán đám mây cũng cung cấp các tùy chọn với nhiều kết hợp khác nhau, chẳng hạn như kết hợp với các vị trí trong nhà. Ví dụ: một công ty có thể có bộ cân bằng tải chính tại chỗ và bộ cân bằng tải dự phòng có thể ở trên đám mây.
Nhược điểm
- Khi mở rộng quy mô vượt quá dung lượng, cân bằng tải phần mềm có thể gây ra độ trễ ban đầu. Điều này thường xảy ra khi phần mềm cân bằng tải đang được cấu hình.
- Vì chúng không đi kèm với chi phí trả trước cố định, bộ cân bằng tải phần mềm có thể thêm chi phí liên tục cho việc nâng cấp.
Chọn cân bằng tải phần cứng hay cân bằng tải phần mềm?
Chọn cân bằng tải phần mềm hoặc cân bằng tải phần cứng tùy thuộc vào nhu cầu và mục đích sử dụng của hệ thống mà bạn đang xây dựng.
Cân bằng tải phần mềm sử dụng phần mềm để cân bằng tải trên các máy chủ trong hệ thống. Nó cung cấp các tính năng như tùy biến, mở rộng và quản lý tải dễ dàng hơn so với cân bằng tải phần cứng. Tuy nhiên, cân bằng tải phần mềm có thể gây ra sự chậm trễ trong hệ thống do việc xử lý thêm dữ liệu tại phần mềm.
Cân bằng tải phần cứng sử dụng thiết bị cấu hình sẵn có để cân bằng tải trên các máy chủ. Nó cung cấp tốc độ cao và hiệu suất tốt hơn so với cân bằng tải phần mềm. Tuy nhiên, cân bằng tải phần cứng có thể tốn kém hơn và khó hơn để quản lý và mở rộng.
Chung chung, bạn nên xem xét nhu cầu và mục đích sử dụng của hệ thống của mình để quyết định sử dụng loại nào. Nếu bạn cần một hệ thống có thể mở rộng dễ dàng và cung cấp tính năng tùy biến cao, cân bằng tải phần mềm có thể là lựa chọn tốt hơn. Nếu bạn cần một hệ thống có tốc độ cao và hiệu suất tốt, cân bằng tải phần cứng có thể là lựa chọn tốt hơn.
Tại cuối cùng, quan trọng nhất là tìm hiểu về các lựa chọn có sẵn và xem xét nhu cầu và mục đích của hệ thống của mình trước khi quyết định sử dụng cân bằng tải phần mềm hay cân bằng tải phần cứng.
Tặng miễn phí bộ Plugin 359$ giúp khách hàng tối ưu SEO website
Các tìm kiếm cùng chủ đề "load balancing"
| Load Balancing la gì | Load balancer | Load balancing tp link | Load balancing pfSense |
| Load balancing OpenWrt | Load Balancing Router | Load balancing NodeJS |
Load Balancing Router là gì
|
Bài liên quan
- Sử dụng cân bằng tải
- Thiết lập cân bằng tải
- Phương pháp thêm cân bằng tải
- Tên miền vn: Lợi ích & Ưu điểm của tên miền Việt Nam
- Tên miền .vn là gì? Nên mua tên miền .vn ở đâu rẻ nhất?
- Tên miền .com.vn là gì? Nên chọn tên miền .com.vn hay .vn?
- Tên miền .com là gì? Nên chọn tên miền .com hay .vn?
- Tên miền .net là gì? Lợi ích khi sử dụng tên miền .net giá rẻ
Tên miền .info là gì? Nên mua tên miền .info ở đâu rẻ nhất
