Mục lục bài viết

Cân bằng tải là gì

Series produced by Viet Tuan

Caption: PRX default Series image

Cân bằng tải đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc phân phối tải trọng công việc và tài nguyên mạng đều đặn, giúp tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo sự ổn định của mạng. Nhưng cân bằng tải thực sự là gì? Tại sao nó lại quan trọng đối với mạng và hệ thống mạng? Trong bài viết này, Việt Tuấn sẽ giải thích khái niệm cơ bản về cân bằng tải, cách hoạt động và tầm quan trọng của nó trong việc tăng cường hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

Cân bằng tải là gì?

Cân bằng tải (Load Balancing) là một phương pháp quan trọng trong việc phân phối công việc và lưu lượng mạng một cách hiệu quả. Đặc biệt, trong mạng internet, cân bằng tải giúp ngăn chặn tình trạng quá tải của máy chủ và thiết bị mạng bằng cách phân phối công việc đồng đều trên các thiết bị khác nhau.

Kỹ thuật cân bằng tải hoạt động như một cầu nối giữa các thiết bị khách và các máy chủ phụ trợ. Nó nhận các yêu cầu từ thiết bị khách và sau đó phân phối chúng đến các máy chủ khả dụng để xử lý. Việc này đảm bảo rằng mỗi máy chủ nhận được một lượng công việc hợp lý dựa trên mức độ bận rộn của nó, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và tăng khả năng đáp ứng của hệ thống.

Tham khảo thiết bị mạng chính hãng trong: nhà phân phối thiết bị mạng

Với việc sử dụng kỹ thuật cân bằng tải, một yêu cầu từ người dùng có thể được xử lý bởi bất kỳ máy chủ nào có khả năng đáp ứng, không phụ thuộc vào một máy chủ duy nhất. Điều này không chỉ giúp tránh quá tải và tiếp tục hoạt động ổn định, mà còn tăng cường tính sẵn sàng và tin cậy của hệ thống.

Trên thực tế, có nhiều phương pháp cân bằng tải khác nhau, từ cân bằng tải cơ bản dựa trên thuật toán đến cân bằng tải thông qua phân phối tải trọng theo các yếu tố như tài nguyên máy chủ, tải trọng mạng, hoặc thời gian phản hồi. Quan trọng nhất là lựa chọn phương pháp cân bằng tải phù hợp với nhu cầu và yêu cầu của hệ thống để đạt được hiệu suất tối ưu và độ tin cậy cao.

Cơ chế hoạt động của cân bằng tải

Cơ chế hoạt động của cân bằng tải dựa trên việc tạo ra một địa chỉ IP ảo được kết nối với mạng bên ngoài. Địa chỉ IP ảo này được liên kết với các địa chỉ máy chủ bên trong hệ thống. Bằng cách này, cân bằng tải tạo ra một lớp IP trung gian giữa thiết bị bên ngoài và các máy chủ bên trong.

Đầu tiên, khi người dùng gửi yêu cầu đến địa chỉ IP của cân bằng tải, yêu cầu sẽ đến đúng địa chỉ IP ảo mà cân bằng tải tạo ra. Địa chỉ IP ảo này sẽ định tuyến yêu cầu đến máy chủ thích hợp bên trong hệ thống.

Cân bằng tải sẽ áp dụng các thuật toán phân phối công việc để quyết định xem yêu cầu sẽ được gửi đến máy chủ nào trong nhóm máy chủ. Thuật toán có thể dựa trên mức độ bận rộn của từng máy chủ, công suất xử lý, tải hiện tại hoặc các tiêu chí khác để đảm bảo công việc được phân phối một cách cân đối và hiệu quả.

Sau khi quyết định máy chủ đích, cân bằng tải chuyển tiếp yêu cầu từ địa chỉ IP ảo đến địa chỉ IP thực của máy chủ đó. Quá trình này diễn ra trong hệ thống nội bộ và người dùng bên ngoài sẽ không biết được địa chỉ IP thực của máy chủ bên trong. Điều này giúp bảo vệ sự an toàn và bảo mật của hệ thống, ngăn chặn truy cập trực tiếp từ thiết bị bên ngoài đến máy chủ bên trong.

Các ưu điểm nổi bật của cân bằng tải

Cân bằng tải là một giải pháp quan trọng giúp nâng cao hiệu suất và tính linh hoạt của hệ thống. Dưới đây là một số ưu điểm quan trọng của cân bằng tải:

Tăng khả năng đáp ứng: Cân bằng tải giúp phân phối công việc và lưu lượng trên nhiều máy chủ, từ đó tăng khả năng xử lý yêu cầu và tránh tình trạng quá tải trên một máy chủ duy nhất. Điều này giúp hệ thống đáp ứng nhanh chóng và mượt mà hơn, đồng thời cải thiện trải nghiệm người dùng.

Tăng độ tin cậy và khả năng dự phòng: Khi sử dụng cân bằng tải, hệ thống có khả năng HA cao hơn. Nếu một máy chủ gặp sự cố, các yêu cầu sẽ tự động được chuyển đến các máy chủ khác, đảm bảo rằng dịch vụ không bị gián đoạn. Điều này tạo ra một môi trường ổn định và đáng tin cậy cho người dùng.

Tăng tính bảo mật: Cân bằng tải giúp bảo vệ hệ thống khỏi các cuộc tấn công trên mạng. Thay vì truyền trực tiếp yêu cầu từ người dùng đến máy chủ, yêu cầu sẽ đi qua bộ cân bằng tải, ẩn các thông tin và cấu trúc mạng nội bộ. Điều này ngăn chặn người dùng tiếp cận trực tiếp với máy chủ và tăng cường bảo mật hệ thống.

Khả năng mở rộng: Cân bằng tải cho phép hệ thống mở rộng linh hoạt theo nhu cầu. Khi có sự tăng vọt đột biến trong lưu lượng truy cập, cân bằng tải cho phép thêm nhiều máy chủ vào nhóm để chia sẻ công việc và quản lý lượng yêu cầu ngày càng tăng. Điều này giúp duy trì hiệu suất ổn định của hệ thống và đáp ứng tốt với sự tăng trưởng của doanh nghiệp.

Mua cân bằng tải với giá tốt tại nhà phân phối MikroTik chính hãng đa dạng sản phẩm

Phân loại cân bằng tải

Cân bằng tải (Load Balancer) thường được chia thành hai loại chính: Layer 4 và Layer 7.

Cân bằng tải Layer 4 hoạt động dựa trên dữ liệu có sẵn trong các giao thức mạng và giao vận layer như IP, TCP, FTP, UDP. Loại này tập trung vào địa chỉ IP và thông tin cổng để phân phối các yêu cầu tới các máy chủ. Với cân bằng tải Layer 4, quyết định phân phối yêu cầu dựa trên thông tin mức độ bận rộn của máy chủ, ví dụ như tình trạng số kết nối hiện tại.

Cân bằng tải Layer 7 là loại cân bằng tải phân phối yêu cầu dựa trên dữ liệu có sẵn trong các giao thức layer ứng dụng như HTTP. Loại này cho phép phân phối yêu cầu dựa trên thông tin chi tiết trong các yêu cầu HTTP, chẳng hạn như tiêu đề HTTP, cookie hoặc dữ liệu trong phần nội dung của yêu cầu. Điều này cho phép cân bằng tải Layer 7 phân phối yêu cầu dựa trên các thông tin ứng dụng cụ thể, cho phép tối ưu hóa việc phân phối dịch vụ.

Với cân bằng tải Layer 7, người quản trị có thể thực hiện quyết định phân phối yêu cầu dựa trên các thông tin ứng dụng như địa chỉ URL, thẻ cookie hoặc dữ liệu trong phần nội dung của yêu cầu. Điều này cho phép cân bằng tải Layer 7 tùy chỉnh việc phân phối yêu cầu dựa trên các yếu tố cụ thể của ứng dụng, đáp ứng được nhu cầu phân phối linh hoạt của các ứng dụng phức tạp.

Các giao thức dữ liệu nào cân bằng tải có thể xử lý?

Cân bằng tải có thể xử lý các giao thức dữ liệu như HTTP, HTTPS, TCP và UDP.

Trong trường hợp giao thức HTTP, cân bằng tải trực tiếp xử lý các yêu cầu dựa trên cơ chế chuẩn của HTTP. Bộ cân bằng tải sẽ đặt các tiêu đề X-Forwarded-For, X-Forwarded-Proto và X-Forwarded-Port để cung cấp thông tin về yêu cầu gốc tới hệ thống backend.

Đối với giao thức HTTPS, cân bằng tải hoạt động tương tự như HTTP nhưng có thêm sự bổ sung về mã hóa. Mã hóa có thể được xử lý theo hai cách. Thứ nhất, duy trì mã hóa từ đầu đến cuối hệ thống bằng cách cho phép SSL đi qua. Thứ hai, đặt bộ giải mã trên cân bằng tải và gửi dữ liệu không mã hóa đến cuối hệ thống.

Đối với giao thức TCP, cân bằng tải có thể xử lý lưu lượng truy cập cho các ứng dụng không sử dụng HTTP hoặc HTTPS. Ví dụ, một cụm cơ sở dữ liệu có thể được mở rộng trên tất cả các máy chủ thông qua cân bằng tải TCP.

Cuối cùng, giao thức UDP cũng có thể được hỗ trợ bởi một số hệ thống cân bằng tải. Ví dụ, DNS và syslogd, hai giao thức quan trọng trong hạ tầng mạng Internet, có thể được cân bằng tải sử dụng UDP.

Tạm kết

Cân bằng tải đóng vai trò quan trọng trong việc phân phối công việc và tăng hiệu suất của hệ thống. Bằng cách phân chia các yêu cầu hoặc quy trình trên nhiều thiết bị, cân bằng tải giúp tránh tình trạng quá tải, tăng khả năng đáp ứng và đảm bảo tính linh hoạt cho hệ thống.

Hide full description