Một trang web lớn với hơn hàng nghìn lưu lượng truy cập mỗi ngày phải đối mặt với việc xử lý nhiều vấn đề để đảm bảo duy trì sự ổn định cho trang web. Do đó, bạn cần đến sự trợ giúp của Load Balancer.
Load Balancer là gì?
Load Balancer được định nghĩa là quá trình phân phối lưu lượng truy cập đến một nhóm máy chủ phụ trợ, giúp quá trình xử lý mạng đạt hiệu suất tốt và hiệu quả hơn.
Để đảm các yêu cầu truy vấn được xử lý, Load Balancer thực hiện việc phân phối các yêu cầu truy vấn đến các máy chủ xử lý phù hợp. Quá trình này giúp giảm thời gian phản hồi và tăng hiệu suất truyền tải dữ liệu đến với khách hàng.
Load Balancer giúp đảm bảo cho các server không phải hoạt động quá mức. Trong trường hợp một server đơn lẻ bị hỏng, Load Balancer sẽ chuyển hướng truy cập đến server trực tuyến khác.
Các thành phần trong hệ thống Load Balancer
- Máy chủ Proxy hoặc các chức năng nhận yêu cầu đến
- Máy chủ ứng dụng được định cấu hình để thực hiện đúng chức năng
- Cơ sở dữ liệu trung tâm giúp tất cả các máy chủ ứng dụng có thể truy cập.
Load Balancer ra đời khi nào?
Năm 1990, khái niệm về Load Balancer được khởi xướng.
Với sự phát triển của ADC (Bộ điều khiển phân phối ứng dụng), Load Balancer dần trở thành một tiện ích cung cấp khả năng truy cập hiệu quả và được sử dụng bảo mật an toàn hơn.
Phân loại Load Balancer
Dựa trên cấu hình
- Load Balancer phần mềm: Đây là những ứng dụng được cài đặt sẵn trong hệ thống. Đây là một giải pháp tiết kiệm để thay thế cho phần cứng.
- Load Balancer phần cứng: Đây là một thiết bị phần cứng cố định để phân phối lưu lượng truy cập trên các máy chủ. Sự hạn chế về tính linh hoạt và chi phí cao nhưng bù lại khả năng xử lý lượng truy cập lớn rất ấn tượng.
- Load Balancer ảo: Đây là sự kết hợp giữa chương trình Load Balancer phần cứng hoạt động trên một máy áo. Load Balancer mô phỏng theo cơ sở hạ tầng do phần mềm điều khiển. Chương trình phần cứng được thực hiện trên một máy chủ ảo để chuyển hướng lưu lượng truy cập. Load Balancer ảo cũng gặp một số hạn chế vẻ mặt thiếu quản lý trung tâm, khả năng mở rộng kém hơn và tự động hóa bị hạn chế nhiều.
Dựa trên chức năng
- Load Balancer mạng / Load Balancer Layer 4 (L4): Dựa trên các biến mạng như địa chỉ IP và cổng đích, Load Balancer phân phối cấp độ truyền tải thông qua các định tuyến quyết định. Load Balancer Layer 4 không xem xét bất kỳ tham số nào ở cấp ứng dụng như nội dung, dữ liệu cookie, tiêu đề, vị trí, hành vi ứng dụng,…Thực hiện các chuyển dịch địa chỉ mạng mà không cần kiểm tra các gói rời. Load Balancer chỉ quan tâm đến thông tin lớp mạng và chỉ định hướng lưu lượng trên cơ sở.
- Load Balancer ứng dụng / Load Balancer Layer 7 (L7): Nằm ở hạng cao nhất trong mô hình OSI, Load Balancer Layer 7 phân phối các yêu cầu dựa trên các thám số trên ứng dụng. Phạm vi dữ liệu rộng bao gồm tiêu đề HTTP và phiên SSL, phân phối quyết định dựa trên các phát sinh quyết định từ sự kết hợp của một số biến. Với cách này, Load Balancer ứng dụng kiểm soát lưu lượng máy chủ dựa trên cách sử dụng và hành vi cá nhân.
- Global Server Load Balancer (GSLB): Xu hướng lưu trữ đám mây ngày càng phổ biến. GSLB thực hiện mở rộng chức năng của cả L4 và L7 trên các trung tâm dữ liệu khác nhau, tạo điều kiện phân phối tải hiệu quả mà không ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng. GSLB cũng giúp khôi phục nhanh và hoạt động liền mạch.
Chức năng quan trọng của Load Balancer
Những lợi ích của Load Balancer mang lại
Đối với trang web / ứng dụng
- Khả năng phục hồi: Khi các chức năng hoạt động bị lỗi hoặc hiệu suất hoạt động kém có thể được thay thế và cung cấp thông tin về thiết bị cần được bảo dưỡng.
- Hiệu suất nâng cao: Load Balancer giảm tải bổ sung trên một máy chủ, đảm bảo cho các hoạt động và phản hồi liền mạch, mang lại trải nghiệm tốt.
- Bảo mật: Load Balancer cung cấp một lớp cho trang web hoặc ứng dụng.
Đối với tổ chức
- Dữ liệu lớn: Tất cả thông tin chi tiết về yêu cầu người dùng được tổ hợp thành một lượng dữ liệu lớn sử dụng chức năng phân tích để thúc đẩy cho các hoạt động kinh doanh đúng đắn và đạt hiệu quả cao.
- Khả năng mở rộng: Load Balancer thực hiện dễ dàng các thay đổi cơ sở hạ tầng máy chủ bất cứ lúc nào mà không gây ra bất cứ gián đoạn nào.
- Phân tích dự đoán: Sử dụng Load Balancer, phần mềm có khả năng dự đoán nguy cơ tắc nghẽn lưu lượng trước khi xảy ra.
Những thuật toán thường được sử dụng trong hệ thống Load Balancer
Thuật toán Round Robin
Sử dụng chức năng xoay vòng của Round Robin để điều phối lưu lượng hoạt động của các máy chủ như nhau. Các truy vấn sẽ lần lượt được gửi tới các máy chủ theo thứ tự sắp xếp.
Thuật toán Round Robin có trọng số (Weighted Round Robin)
Giống như Round Robin, nhưng đối với một máy chủ có khả năng xử lý tốt hơn sẽ được đánh dấu và nhận nhiều hơn số lượng yêu cầu từ Load Balancer.
Thuật toán kết nối ít nhất (Least Connections)
Các yêu cầu được chuyển đến các máy chủ có lưu lượng truy cập ít nhất trong hệ thống. Giúp hiệu suất được tối ưu hóa, duy trì tải đồng đều ở tất cả các máy chủ.
Thuật toán thời gian phản hồi ít nhất (Least Response Time)
Dựa vào thời gian đáp ứng của máy chủ, thuật toán ưu tiên cho các máy chủ có ít lưu lượng truy cập hơn và thời gian phản hồi ít nhất.
Thuật toán IP Hash
Thuật toán có chức năng chỉ định địa chỉ IP của máy khách cho một máy chủ cố định để đạt hiệu suất tối ưu.
Thuật toán URL Hash
Thuật toán này phân phối các bản ghi đồng nhất trên nhiều trang web, hướng tất cả số lần đọc đến trang web và sở hữu đối tượng cụ thể.
Load Balancer có thể xử lý các loại giao thức nào?
HTTP – Chuẩn HTTP chỉ đạo yêu cầu cơ chế trên HTTP chuẩn, Load Balancer đặt X-Forwarded-For, X-Forwarded-Proto, tiêu đề X-Forwarded-Port để cung cấp thông tin bổ trợ cho các yêu cầu.
HTTPS – với chức năng tương tự như HTTP kèm với sự bổ sung của mã hóa. Mã hóa được xử lý theo một trong hai cách, chuyển qua SSL duy trì mã hóa cho đường đến phụ trợ hoặc chấm dứt SSL để Load Balancer giải mã và gửi lưu lượng được mã hóa đến phụ trợ để ghi nhận thông tin và thực hiện chức năng bảo mật.
TCP – Nếu không sử dụng được HTTP và HTTPS, sử dụng TCP để triển khai với Load Balancer. Có thể hiểu, lượng truy cập vào một cụm cơ sở dữ liệu có thể được lan truyền và phân phối trên tất cả các máy chủ trong hệ thống.
UDP – Một số Load Balancer được thêm giao thức Core Internet như DNS và syslog sử dụng UDP
Load Balancer chắc chắn là một giải pháp cực kỳ quan trọng cho các quá trình xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Việc vận hành Load Balancer cần đến yếu tố chuyên môn cao, đảm bảo dữ liệu được phân phối hiệu quả nhất.
Một số câu hỏi thường gặp về Load Balancer
Nếu không sử dụng Load Balancer cho trang web hoặc ứng dụng có gây ra vấn đề gì không?
Bạn sẽ gặp phải các vấn đề như không thể đảm bảo xử lý được lượng traffic của một khối lượng người dùng lớn truy cập vào trang web. Đối với việc kinh doanh, nếu trang web gặp sự cố nhưng không có phương án thay thế sẽ gây ảnh hưởng đến hoạt động kinh doanh, trải nghiệm người dùng, tổn thất về doanh thu.
Để sử dụng Load Balancer hiệu quả cần những yêu cầu chủ yếu gì?
Load Balancer có nhiều máy chủ hoạt động nên đòi hỏi người dùng phải có sự am hiểu và đòi hỏi tính chuyên môn, kỹ thuật cao. Vì khi sở hữu nhiều máy chủ thì việc quản trị , triển khai và bảo trì càng trở nên phức tạp và nhiều khó khăn hơn gấp nhiều lần.
Ưu điểm của Load Balancer Round Robin là gì?
Điểm mạnh của Round Robin là thao tác thực hiện cực kỳ đơn giản, tuy nhiên không phải nó lúc nào cũng phân phối lưu lượng truy cập hiệu quả và chính xác.Đa số Load Balancer cho rằng tất cả các máy chủ đều giống nhau hiện đang hoạt động, cùng xử lý và có cùng dung lượng lưu trữ, tính toán.
Máy chủ Reverse Proxy là gì?
Reverse Proxy còn gọi là proxy ngược, thường là tính năng của giải pháp cân bằng tải giữa máy chủ trang web và người dùng tương tự như proxy chuyển tiếp. Proxy ngược hoạt động trung gian, giúp cân bằng các yêu cầu dựa trên vị trí, đồng thời cung cấp bảo mật bổ sung.
