Load balancer là gì? Giải pháp cân bằng tải hoàn hảo cho server

Load Balancer

GIANG

3674

28-06-2018

Khi hệ thống có quá nhiều người sử dụng, một server đơn lẻ không đáp ứng được lượng requests khổng lồ được gửi đến cùng lúc. Bạn cần chia sẻ công việc của server hiện tại với các server khác nữa. Khi này, việc tải dữ liệu từ server nào sẽ do bộ cân bằng tải quyết định. Cùng Bizfly Cloud tìm hiểu giải pháp cân bằng tải hoàn hảo cho server qua bài viết dưới đây.

Load balancer - Cân bằng tải là gì?

1. Load balancer là gì?

Load balancing (Cân bằng tải) là việc phân phối hiệu quả lưu lượng truy cập đến trên một nhóm backend servers, hay còn được gọi là server farm hoặc server pool.

Các website hiện đại có lưu lượng truy cập cao phải phục vụ hàng trăm nghìn, thậm chí hàng triệu các requests đồng thời từ người dùng hoặc khách hàng, đồng thời phải phản hồi chính xác lại các văn bản, hình ảnh, video hoặc dữ liệu ứng dụng, tất cả đều được thực hiện rất nhanh chóng và đáng tin cậy. Để đáp ứng hiệu quả khối lượng lớn các yêu cầu và phản hồi một cách tiết kiệm nhất, best practice tốt nhất thường sẽ là sử dụng thêm servers.

Một load balancer (Cân bằng tải) hoạt động như "traffic cop" (cảnh sát giao thông) ở phía trước server và routing các request của client trên tất cả các servers có khả năng thực hiện các request đó, sao cho tối ưu về tốc độ và hiệu suất nhất và đảm bảo rằng không có server nào phải hoạt động quá mức. Nếu một server đơn lẻ bị hỏng, cân bằng tải (load balancer) sẽ chuyển hướng lưu lượng truy cập đến các server trực tuyến còn lại. Khi một server mới được thêm vào nhóm máy chủ, bộ cân bằng tải sẽ tự động bắt đầu gửi yêu cầu đến máy chủ mới thêm này.

Tóm lại, một load balancer sẽ thực hiện các chức năng chính sau đây:

- Phân phối các client requests hoặc network load một cách hiệu quả trên nhiều servers.

- Đảm bảo tính khả dụng và độ tin cậy cao bằng cách chỉ gửi các yêu cầu đến các máy chủ trực tuyến.

- Thêm vào hoặc loại bớt các servers theo yêu cầu một cách linh hoạt và dễ dàng.

>> Có thể bạn quan tâm: Khi nào doanh nghiệp cần Load Balancer?

2. Session Persistence

Thông tin về phiên của người dùng thường được lưu trữ cục bộ trong trình duyệt.

Session Persistence

Ví dụ: trong ứng dụng shopping cart, các sản phẩm trong giỏ hàng của người dùng có thể được lưu trữ ở cấp trình duyệt cho đến khi người dùng sẵn sàng mua chúng. Thay đổi server nào nhận được request từ khách hàng ở giữa phiên mua sắm có thể gây ra các vấn đề về hiệu suất hoặc gây lỗi giao dịch. Trong những trường hợp như vậy, điều quan trọng là tất cả các request từ một khách hàng phải được gửi đến cùng một server trong suốt thời gian của phiên. Điều này được gọi là Session Persistence.

Các cân bằng tải tốt nhất có thể xử lý Session Persistence khi cần thiết. Một trường hợp khác của Session Persistence đó là khi một upstream server lưu trữ thông tin được yêu cầu bởi người dùng trong bộ nhớ đệm của nó để tăng hiệu suất. Việc chuyển đổi các servers sẽ khiến thông tin đó được tìm nạp lần thứ hai, gây ảnh hưởng đến hiệu suất.

3. Các loại Load balancer và thuật toán sử dụng

Load balancer (cân bằng tải) thường được nhóm thành 2 loại: Layer 4 và Layer 7.

• Cân bằng tải Layer 4 hoạt động dựa trên dữ liệu tìm thấy trong các giao thức mạng và giao vận layer (IP, TCP, FTP, UDP).
• Các bộ cân bằng tải Layer 7 phân phối các yêu cầu dựa trên dữ liệu được tìm thấy trong các giao thức layer ứng dụng như HTTP.
• Bộ cân bằng tải Layer 7 (Load balancer Layer 7) có thể phân phối thêm các requests dựa trên dữ liệu cụ thể của ứng dụng như HTTP header, cookies hoặc dữ liệu trong chính thông báo ứng dụng, chẳng hạn như giá trị của một thông số cụ thể.

Yêu cầu (request) được nhận bởi cả 2 loại Load balancer (cân bằng tải) và chúng được phân phối đến một server cụ thể dựa trên một thuật toán được cấu hình. 

Một số thuật toán được sử dụng trong các hệ thống cân bằng tải là:

- Round robin: Là thuật toán điều phối vòng tròn, 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.

- Weighted round robin: Tương tự như kỹ thuật Round Robin nhưng WRR còn có khả năng xử lý theo cấu hình của từng server đích. Mỗi máy chủ được đánh giá bằng một số nguyên (giá trị trọng số Weight – mặc định giá trị là 1). Một server có khả năng xử lý gấp đôi server khác sẽ được đánh số lớn hơn và nhận được số request gấp đôi từ bộ cân bằng tải.

- Least connections: Các requests sẽ được chuyển vào server có ít kết nối nhất trong hệ thống. Thuật toán này được coi như thuật toán động, vì nó phải đếm số kết nối đang hoạt động của server.

Least connections

- Least response time:  Đây là thuật toán dựa trên tính toán thời gian đáp ứng của mỗi server (response time), thuật toán này sẽ chọn server nào có thời gian đáp ứng nhanh nhất. Thời gian đáp ứng được xác định bởi khoảng thời gian giữa thời điểm gửi một gói tin đến server và thời điểm nhận được gói tin trả lời.

- IP Hash: Thuật toán xác định kết nối chính xác từ một IP của máy khách sẽ được kết nối trực tiếp đến một server backend.

Vì sao bạn phải sử dụng Load balancer cho Server?

1. Khi nào sử dụng Load balancer (Cân bằng tải)?

Load balancer (Cân bằng tải) đước sử dụng khi website của bạn được triển khai trên nhiều hơn một cloud server.

Sau đây là 2 khó khăn chính bạn sẽ gặp phải nếu chỉ triển khai website của mình trên một server duy nhất:

- Không thể đảm bảo xử lý được lượng traffic của một khối lượng user lớn truy cập vào website (đủ lớn để 1 cloud server không thể tải nổi).

Cụ thể, khi hệ thống của bạn có quá nhiều người sử dụng, một server đơn lẻ không thể đáp ứng được lượng requests khổng lồ được gửi đến cùng lúc. Bạn cần chia sẻ công việc của server hiện tại với một hoặc nhiều server khác nữa. Tức là sử dụng nhiều server một lúc, khi này, việc tải dữ liệu từ server nào sẽ do bộ Load balancer (Cân bằng tải)  quyết định.

- Không đảm bảo tính sẵn sàng của dịch vụ doanh nghiệp (nếu chỉ sử dụng duy nhất 1 cloud server, khi cloud server này gặp sự cố, không hề có server nào có thể thay thế tiếp tục các tiến trình đang dang dở, đấn đến website rơi vào tình trạng downtime theo). Gây tổn thất và ảnh hưởng to lớn đến trải nghiệm người dùng, doanh thu, uy tín và hiệu quả hoạt động của doanh nghiệp.

Đó chính là lý do mà chúng ta phải triển khai website trên nhiều cloud server cùng một lúc, bởi vì không có gì đảm bảo cho việc một server sẽ luôn hoạt động trơn tru và hoàn hảo mãi mãi. Bằng cách triển khai nhiều, khi server gặp sự cố, server còn lại ngay lập tức là phương án hỗ trợ, không làm gián đoạn hoạt động của doanh nghiệp. Trên thực tế, những tổn thất do hệ thống thông tin ngừng hoạt động là cực kỳ to lớn và không thể lường trước được.

Tuy nhiên, khi triển khai website lên nhiều server, hiệu quả là vậy nhưng bạn vẫn chắc chắn sẽ gặp phải các khó khăn tiếp theo sau đây:

• Triển khai nhiều cloud servers, tức đồng thời bạn sẽ sở hữu nhiều địa chỉ của các cloud servers. Trong khi đó, một domain website lại không thể trỏ về nhiều địa chỉ cùng một lúc.
• Bạn càng sở hữu nhiều servers, việc quản trị, triển khai và bảo trì càng trở nên phức tạp và khó khăn gấp nhiều lần. Đòi hỏi tính chuyên môn và kĩ thuật cao, chưa kể chi phí cho các thao tác này.

Load balancer là giải pháp tuyệt vời

Lúc này, Load balancer (Cân bằng tải) chính là câu trả lời và là giải pháp tuyệt vời có thế giải quyết hoàn hảo triệt để các vấn đề kể trên.

Nếu sử dụng BizFly Cloud Load balancer, bạn sẽ KHÔNG phải gặp các khó khăn phổ biến sau:

• Triển khai khó khăn, mất nhiều thời gian.
• Mất rất nhiều công sức để bảo trì server cài đặt LB.
• Chi phí phụ thuộc vào hệ thống server cài đặt LB.
• Khó mở rộng, khó đảm bảo tính sẵn sàng của dịch vụ.

>> Tìm hiểu thêm: Tại sao Load Balancer lại quan trọng?

2. Lợi ích to lớn khi sử dụng BizFly Cloud Load balancer (Cân bằng tải)

- High-availability (Tính sẵn sàng cao)

Trong khi hoạt động nhiều cloud server cùng lúc, LB sẽ tăng tính khả dụng tối đa. VD: nếu một server không phản hồi, tải sẽ được các server back-end xử lý và phản hồi lại, do đó giữ cho các dịch vụ không bị ảnh hưởng.

- Security (Bảo mật)

Toàn bộ các máy chủ ứng dụng, cơ sở dữ liệu nằm trong một mạng private cô lập làm tăng khả năng bảo mật của ứng dụng. Cùng với đó, Loadbalancer cung cấp việc quản lý tập trung các cấu hình SSL và hỗ trợ SSL Offload để giảm tải CPU trên hệ thống máy chủ ứng dụng.

- Scalability (Khả năng mở rộng)

Khả năng mở rộng của Load Balancer

Sự tăng vọt đột biến bất thường của traffics gây ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất server, Load balancer (Cân bằng tải) cung cấp khả năng thêm nhiều server hơn vào nhóm để quản lý các lượng request ngày càng tăng. Thay vì chuyển hẳn sang môi trường hoàn toàn mới, bạn có thể tăng số lượng cân bằng tải khi cần thiết. Ngoài ra, bạn có thể thêm hoặc xóa server dựa trên tỉ lệ traffic và nhu cầu kinh doanh của doanh nghiệp. 

VD: Website thương mại điện tử sẽ phải xử lý số lượng khổng lồ traffics trong suốt mùa mùa lễ hội mua sắm, do đó, chúng ta có thể sử dụng nhiều load-balanced web servers để giảm độ trễ vào những lúc cao điểm này.

- Flexibility (Tính linh hoạt) 

Việc bảo trì được thực hiện khá dễ dàng vì quản trị viên có thể hướng tất cả traffics đến một server và đặt load balancer ở chế độ active/ passive. Điều này cho phép chúng ta thực hiện việc bảo trì mà không hề có downtime. Cách này có thể được sử dụng tương tự để thực hiện công việc bảo trì trên bộ load balancer (cân bằng tải) khác, chỉ cần có ít nhất một server tiếp tục hoạt động, đảm bảo duy trì được High-availability (Tính sẵn sàng cao) trong suốt thời gian bảo trì này.

- Robust Monitoring and Auditing (Giám sát kiểm tra)

VCCloud Loadbalancer cho phép theo dõi ứng dụng và hiệu năng theo thời gian với các số liệu request trên giây, status code trả về của từng ứng dụng, server backend. Điều này cải thiện khả năng phát hiện các vấn đề, sự cố của ứng dụng một cách nhanh nhất.

- Hybrid Load Balancing (Cân bằng tải giữa nhiều loại backend server khác nhau)

Cung cấp khả năng cân bằng tải giữa đám mây VCCloud và các đám mây khác cũng như hệ thống máy chủ vật lý của bạn. Giúp cho việc dịch chuyển ứng dụng lên đám mây dễ dàng hơn bao giờ hết.

- Economical (Tính kinh tế) 

Trước đây, load-balancers chắc chắn không phải là lựa chọn của các doanh nghiệp vừa và nhỏ SMBs do tổng chi phí sở hữu khá cao. Load balancer cũng đòi hỏi việc giám sát và quản trị không khác gì các hệ thống khác, gây phát sinh thêm chi phí về IT. 

Nhưng hiện nay, chi phí đã không còn là vấn đề, ai cũng có thể sử dụng kể cả người dùng cá nhân. Các cân bằng tải trên đám mây (Cloud load-balancers) cung cấp các hình thức thanh toán cực kì tiết kiệm, vì chi phí bạn phải trả chỉ dựa trên số lượng tài nguyên được sử dụng, đó là mô hình trả tiền "pay-as-you-go".

Các doanh nghiệp chủ yếu sử dụng các giải pháp đám mây để lưu trữ và chạy các ứng dụng và dữ liệu quan trọng. Nhu cầu chính của bất kỳ doanh nghiệp nào là duy trì tính khả dụng và hiệu quả. Vì mục đích đó, Load balancer (cân bằng tải) là một trong những cách đơn giản và hiệu quả nhất.

Điều gì khiến Load balancer của BizFly Cloud là tốt nhất?

1. Layer-7 Load Balancing

Bạn có thể cân bằng tải cho các ứng dụng HTTP / HTTPS và sử dụng các tính năng dành riêng cho lớp 7, chẳng hạn như thêm các header như X-Forwarded-For.

2. HTTPS Support (Hỗ trợ HTTPs)

Hỗ trợ TLS/HTTPS Termination giữa các máy chủ ứng dụng và load balancer.

3. Server Name Indication (SNI)

Server Name Indication (SNI) là một phần mở rộng của giao thức mạng máy tính TLS. Nó cho phép một máy chủ có thể sử dụng nhiều chứng chỉ SSL cho nhiều tên miền trên cùng một địa chỉ IP mạng WAN.

Loadbalancer có thể sử dụng nhiều chứng chỉ thông qua một port, cho phép nó hỗ trợ nhiều trang web an toàn bằng cách sử dụng một port 443 (ví dụ 443 cho HTTPS). Loadbalancer cũng hỗ trợ một thuật toán lựa chọn chứng chỉ thông minh với SNI. 

Nếu tên máy chủ được chỉ thị bởi một khách hàng khớp với nhiều chứng chỉ, thì loadbalancer sẽ xác định chứng chỉ tốt nhất để sử dụng dựa trên nhiều yếu tố bao gồm cả các khả năng của máy khách.

4. IP addresses as Targets (Nhắm địa chỉ IP mục tiêu)

Cho phép cân bằng tải dến một ứng dụng backend nằm trên bất kì một địa chỉ IP nào đó của server.

5. High Availability

BizFly Cloud đảm bảo tính sẵn sàng của Loadbalancer đạt 99,99% Uptime.

6. Security Features (Tính năng bảo mật)

Các server ứng dụng đứng sau Loadbalancer chỉ cần nằm trên mạng LAN ( không cần sử dụng WAN). Do đó tăng tính bảo mật cho các máy chủ ứng dụng.

7. Content-Based Routing (Định tuyến dựa trên nội dung)

Nếu ứng dụng của bạn chứa nhiều các thành phần dịch vụ khác nhau, Loadbalancer có thể định tuyến các request tới một dịch vụ dựa trên nội dung của request đó.

8. Host-based Routing (Định tuyến dựa trên máy chủ)

Bạn có thể định tuyến request của client dựa trên trường Host trong HTTP header cho phép bạn định tuyến đến nhiều tên miền từ cùng một trình cân bằng tải.

9. Path-based Routing (Định tuyến dựa trên đường dẫn)

Bạn có thể định tuyến request của client dựa trên đường dẫn URL của HTTP header.

10. Sticky Sessions (Các phiên liên quan)

Sticky Sessions là một cơ chế để định tuyến các yêu cầu từ cùng một máy khách đến cùng một máy chủ. Nếu bật chế độ sticky session, cho phép quá trình nâng cấp phiên bản của ứng dụng dễ dàng. Người dùng đang sử dụng phiên bản cũ của ứng dụng sẽ không bị thay đổi phiên bản trong phiên làm việc đó.

11. Health Checks

Health Checks là quá trình mà load balancer thực hiện kiểm tra định kỳ trên các server để đảm bảo chúng hoạt động và đáp ứng hiệu quả. Nếu server bị hỏng vì bất kỳ lý do gì, load balancer sẽ phát hiện và ngừng gửi lưu lượng truy cập theo cách của nó.

12. Operational Monitoring (Giám sát hoạt động)

BizFly Cloud Loadbalancer cho phép theo dõi ứng dụng và hiệu năng theo thời gian với các số liệu cụ thể và chi tiết nhất. Điều này giúp phát hiện và khắc phục các sự cố nhanh nhất (nếu có) xảy ra với hệ thống.

13. Layer 4 Load Balancing

Bên cạnh đó, không những là một chuyên gia trong lĩnh vực chuyên môn, BizFly Cloud còn là một nhà tư vấn chuyên nghiệp các giải pháp phù hợp nhất cho bạn và doanh nghiệp. 

Với những dịch vụ chăm sóc khách hàng bậc nhất duy nhất tại Việt Nam, bạn chỉ có thể được trải nghiệm tại BizFly Cloud:

- Chân thành

Bạn cần một người nói cho bạn biết sự thật và BizFly Cloud sẽ làm điều đó! Chúng tôi muốn biết rằng bạn đã thiết lập đúng. Và nếu chúng tôi mắc sai lầm, chúng ta sẽ thừa nhận điều đó.

- Chuyên gia

Bạn sẽ hoàn toàn tin tưởng các chuyên gia của chúng tôi. Chúng tôi cho bạn lời khuyên và sự giúp đỡ không phải chỉ trong phạm vi sản phẩm của BizFly Cloud mà còn trong cả những ứng dụng và cơ sở hạ tầng mạng của bạn.

- Sự phản hồi ngay lập tức

Độ trễ trong quá trình hỗ trợ khách hàng của BizFly Cloud là 0 giây. Thông qua trò chuyện trực tuyến, email hoặc điện thoại, bạn luôn nhận được sự chăm sóc ngay lập tức. Không cần phải tìm kiếm các hợp đồng bảo trì, tại BizFly Cloud luôn có một kỹ sư luôn sẵng sàng chờ đợi để giúp đỡ khi bạn gặp sự cố kĩ thuật.

- Niềm đam mê

Bạn muốn tìm một nhà cung cấp có khả năng ra quyết định, khắc phục sự cố nhanh chóng và hiệu quả. Đó chính xác là những gì BizFly Cloud sẽ đáp ứng cho bạn - bởi vì chúng tôi yêu thích công việc của mình và cũng thực sự quan tâm đến công việc của bạn.

Kết luận

Liên hệ BizFly Cloud để được hỗ trợ

Load balancer luôn đóng một vai trò quan trọng trong quá trình hoạt động hiểu quả và trơn tru của doanh nghiệp, đặc biệt với các use cases sau đây:

• Sức chịu tải lớn cho ứng dụng của bạn.
• Tự động cân bằng tải Ứng dụng Container.
• Sử dụng Cân bằng tải của BizFly Cloud trong mạng nội bộ.
• Cân bằng tải đám mây lai với BizFly Cloud Load Balancing.

Câu Hỏi Thường Gặp

>> Có thể bạn quan tâm: 7 điều mà không ai nói với bạn về cân bằng tải (Load Balancer)