Thế nào là máy chủ cân bằng tải (Server Load Balancing)

1. Giới Thiệu

Cơ sở hạ tầng CNTT đang đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong sự thành công của một doanh nghiệp. Thị phần, khách hàng hài lòng với sản phẩm của công ty và hình ảnh công ty tất cả những thứ này có thể do website của doanh nghiệp đó chiếm một phần quan trọng. Mạng lưới các máy chủ hiện nay thường xuyên được sử dụng để lưu trữ ERP, thương mại điện tử và vô số các ứng dụng khác. Nền tảng của các trang web này, các chiến lược kinh doanh, cơ sở hạ tầng tốt sẽ cung cấp hiệu suất cao, tính sẵn sàng cao, và các giải pháp an toàn và khả năng mở rộng để hỗ trợ tất cả các ứng dụng.

Tuy nhiên, sự sẵn có của các ứng dụng này thường bị đe dọa bởi quá tải mạng cũng như sự cố xảy ra trên các máy chủ và các ứng dụng. Sử dụng tài nguyên thường trong sự cân bằng, dẫn đến các nguồn lực hiệu suất thấp đang quá tải với các yêu cầu, trong khi các nguồn lực hiệu suất cao vẫn nhàn rỗi. Server Load Balancing (máy chủ cân bằng tải) là một giải pháp giúp cân bằng lại giữa các nguồn lực và giúp tăng hiệu suất làm việc cho hệ thống mạng trong doanh nghiệp.

2. Máy chủ cần bằng tải - Server Load Balancing và lợi ích Của máy chủ cân bằng tải

Server Load Balancing (máy chủ cân bằng tải) là một quá trình phân phối các yêu cầu dịch vụ trên một nhóm các máy chủ. Sơ đồ dưới đây cho thấy cân bằng tải trong một nhóm các máy chủ.

ServerLoad Balancing (máy chủ cân bằng tải) ngày càng trở nên quan trọng trong hệ thống cơ sở hạ tầng mạng trong doanh nghiệp:

- Tăng cường khả năng mở rộng.

- Nâng cao hiệu suất.

- Tính sẵn sàng cao và khắc phục sự cố.

Nhiều ứng dụng chuyên sâu có quy mô lớn, vì vậy đòi hỏi các máy chủ phải có sự cân bằng tải cho nhau mới có thể chạy tốt các ứng dụng như vậy. Cả doanh nghiệp và nhà cung cấp dịch vụ cần sự linh hoạt để triển khai thêm các máy chủ một cách nhanh chóng và minh bạch để đáp ứng được nhu cầu xử lý công việc trong doanh nghiệp. Server Load Balancing (máy chủ cân bằng tải) làm cho nhiều máy chủ xuất hiện như là một máy chủ duy nhất,  một dịch vụ đơn ảo, phân phối các yêu cầu người sử dụng trong các máy chủ.

Hiệu suất cao nhất là đạt được khi sức mạnh xử lý của máy chủ được sử dụng thông minh. Nâng cao cân bằng tải máy chủ có thể trực tiếp yêu cầu dịch vụ người dùng cuối để các máy chủ xử lý công việc được đồng đều nhau và do đó khả năng cung cấp nhanh nhất thời gian để đáp ứng. Nhất thiết, các thiết bị cân bằng tải phải có khả năng xử lý lưu lượng tổng hợp của nhiều máy chủ. Nếu một thiết bị cân bằng tải máy chủ trở thành một “nút cổ chai”  nó không còn là một giải pháp, nó chỉ là một vấn đề bổ sung.

Lợi ích thứ ba của cân bằng tải máy chủ là khả năng cải thiện tính sẵn sàng ứng dụng. Nếu một ứng dụng hoặc máy chủ không thành công, cân bằng tải có thể tự động phân phối lại yêu cầu dịch vụ người dùng cuối để các máy chủ khác trong một nhóm các máy chủ hoặc tới các máy chủ trong một địa điểm. Máy chủ cân bằng tải cũng có kế hoạch ngăn ngừa sự cố cho phần mềm hoặc bảo trì phần cứng bằng các dịch vụ.

Máy chủ phân phối sản phẩm cân bằng tải cũng có thể cung cấp dịch vụ khắc phục sự cố bằng cách chuyển hướng yêu cầu dịch vụ trang một trang web khác khi có một sự cố xảy ra làm vô hiệu hóa các trang web chính.

=> Đọc thêm: Bốn yếu tố quan trọng để tối ưu hóa trung tâm dữ liệu

3. Tích Hợp Server Load Balancing Vào Hệ Thống Mạng Trong Doanh Nghiệp

Tận dụng tốc độ của công nghệ Gigabit, Extreme Networks ® Ethernet cho phép các nhà quản lý để xây dựng lớn hơn, triển khai hệ thống mạng ít bị lỗi hơn, trong khi điều khiển băng thông dựa trên tầm quan trọng tương đối của mỗi ứng dụng. Extreme Networks cung cấp Wire-Speed IP Routing ở Layer 3 và wire-speed Layer 2 cũng như end-to-end dựa trên chính sách chất lượng dịch vụ (QoS) và wire-speed tiếp cận chính sách ở Layer 4 với các tùy chọn khả năng phục hồi được thiết kế để giảm chi phí sở hữu mạng. Ứng dụng trên các Layer được xem như các dịch vụ quan trọng , Extreme Networks đã tích hợp các F5 Networks công nghệ cân bằng tải hàng đầu trên mã nguồn máy chủ để tăng tốc độ chuyển đổi giữa các ứng dụng. Để giúp các công ty di chuyển các mạng hiện có để đáp ứng yêu cầu ngày nay, Extreme Networks cung cấp các bộ phần mềm để tăng tốc độ quy mô, băng thông, kích thước mạng và chính sách dựa trên chất lượng dịch vụ.

Một bản tóm tắt các tính năng của máy chủ cân bằng tải tiên tiến mà Extreme Networks cung cấp bao gồm:

- Tích hợp phần cứng để nâng cao hiệu suất wire-speed từ server-to-client.

- Web cache giúp tăng tốc độ chuyển hướng trên một hay hoặc nhiều web lưu trữ hoặc các loại cache.

- Phối hợp Layer 2 và Layer 3 để nâng cao tính sẵn sàng trên máy chủ cân bằng tải tăng khả năng phục hồi kỹ thuật một cách đơn giản và hiệu quả.

- Tinh vi cao khả năng sẵn có, chẳng hạn như phiên trao đổi thông tin giữa các hoạt động và chờ máy chủ dịch vụ và cân bằng tải các hoạt động.

- Linh hoạt các tùy chọn để bảo toàn các tính năng trên máy chủ với các máy chủ và tối ưu hóa số truy cập trên web cache của máy chủ.

- Layer 1-7 kiểm tra tình trạng “sức khỏe” trên máy chủ, bao gồm cả khả năng tận dụng các thiết bị bên ngoài mà thực hiện việc kiểm tra trên các ứng dụng tùy biến.

- Kiểm tra danh sách truy cập để gia tăng an ninh.

- Policy-Based QoS quản lý băng thông và Diffserv khả năng để kiểm soát và ưu tiên việc chạy ứng dụng hoặc truy cập bởi lớp khách hàng cụ thể.

- Một số thuật toán cân bằng tải lựa chọn.

- Global cân bằng tải và chức năng phục hồi trang web thông qua hội nhập với các giải pháp F5 3DNS.

- Quản lý tầm nhìn bằng cách tích hợp với F5 SeeIT quản lý ứng dụng.

4. Lợi Ích Của Việc Tích Hợp Server Load Balancing Vào Hệ Thống Mạng

Các bộ phần mềm ExtremeWare thúc đẩy các khả năng hoạt động hiệu quả của phần cứng bằng cách cho phép chuyển đổi hàng loạt wire-speed trên Server Load Balancing và giúp chuyển hướng web cache. Extreme Networks giúp các dịch vụ chạy chồng lên nhau trên cơ sở hạ tầng từ đó giúp quá trình xử lý được nhanh hơn, cùng với Speed-Wire IP Routing tại Layer 3, Wire-Speed chuyển mạch tại Layer 2, Layer 1-4 giúp kiểm soát danh sách truy cập dựa trên QoS với quản lý băng thông.

Cách tiếp cận này cung cấp lợi ích đáng kể khi so sánh với các sản phẩm khác:

-Máy chủ cân bằng tải được phân phối như một dịch vụ chồng trên cơ sở hạ tầng mạng hiện có. Không có cần phải thiết kế lại mạng lưới để phù hợp với máy chủ cân bằng tải.

- Hiệu suất của Wire-Speed cho máy chủ cân bằng tải và các ứng dụng chuyển hướng web cache được rõ ràng.

- Việc tích hợp này cung cấp một giải pháp đơn giản hơn và linh động cho các kết nối , switch, router và khả năng cân bằng tải,

-Khả năng phối hợp mang lại hiệu quả cao dựa trên QoS, chính sách truy cập và hệ thống an ninh.

- Ngày càng giảm các thiết bị để quản lý dễ dàng và tiết kiệm chi phí.

-  Giảm chi phí sở hữu mạng.

Extreme Networks là nâng cao hiệu quả của việc tích hợp máy chủ cân bằng tải vào hệ thống, tiếp tục dẫn đầu thị trường trong việc cung cấp Wire-Speed IP Routing tại Layer 3, Wire-Speed chuyển mạch tại Player 2 và Policy-Based QoS. Từ đó giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí, thu được lợi ích từ một giải pháp chuyển đổi hiệu quả mà máy chủ cân bằng tải mang lại.

Dưới đây là hai sơ đồ thể hiện việc trước khi  và sau khi tích hợp máy chủ cân bằng tải vào hệ thống:

Trong sơ đồ “before” các bạn thấy đấy chúng ta phải sử dụng thêm thiết bị Switches tại Layer 2 để kết nối theo phương thức Point-to-Point từ Server Load Balancing đến các cụm máy chủ và từ Server Load Balancing đến các Routers.

Cách tiếp cận này là phức tạp và tốn kém vì mỗi thiết bị đảm nhận một chức năng riêng. Làm cho hệ thống phức tạp và việc quản lý cũng rất khó khăn.

Mỗi thiết bị có cơ chế dự phòng riêng biệt của nó như Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP), Spanning Tree và các Server Load Balancing đều có các giao thức riêng của. Không có những giao thức này tương tác với lớp mỗi khác, mà không có lá khả năng phục hồi khi có sự cố không xảy ra. Nếu một thiết bị, máy chủ cân bằng tải bị sự cố, các chế độ chờ của thiết bị, máy chủ cân bằng tải cũng không thể hoạt động được. Nhưng trừ khi một liên kết thực tế thất bại, thượng nguồn và hạ nguồn Layer 2 thiết bị chuyển mạch sẽ tiếp tục để chuyển tiếp lưu lượng truy cập đến máy chủ cân bằng tải trong hệ thống không cân đối thiết bị.

Một trở ngại cho phương pháp này là máy chủ cân bằng tải và các thiết bị có thể gây ra vấn đề hiệu suất. Bởi vì, không giống như thiết bị chuyển mạch LAN, họ thường không sử dụng wire-speed. Nhìn chung, mạng lưới này chỉ có thể chạy ở tỷ lệ thiết bị chậm nhất.

Một giải pháp hiệu quả hơn là được thể hiện trong mô hình “after”, mô hình này dựa trên việc tích hợp hai thiết bị chuyển mạch Summit7i tích hợp trên Server Load Balancing . Trong ví dụ này, chỉ có hai thiết bị chuyển mạch Summit7i được yêu cầu phải xây dựng tại Layer 2 và Layer 3 của cơ sở hạ tầng cung cấp một giải pháp phân phối công việc cho hệ thống xử lý tốt nhất. Phối hợp dự phòng giữa chuyển mạch, định tuyến và tải máy chủ cân bằng trong một nền tảng nhất quán và dễ quản lý cung cấp một giải pháp tốt hơn.

Tính sẵn sàng cao có thể được đảm bảo khi đưa nhiều thiết bị chuyển mạch primary/secondary  để cung cấp thêm nhiều dịch vụ ảo. Với các dịch vụ ảo này đảm bảo cho hệ thống chay ổn định khi có sự cố xảy ra.

Các thiết bị chuyển mạch Extreme Networks thực hiện việc chuyển mạch wire-speed tại Layer 3 đến các giao thức định tuyến liên quan đến Internet.

Bằng cách tích hợp đầy đủ các tính năng của máy chủ cân bằng tải vào hệ thống, giúp hệ thống luôn chạy ổn định bằng việc cân bằng tải công việc và giúp các cụm máychủ đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của ứng dụng quan trọng từ đó tạo ra doanh thu cho doanh nghiệp.

5. Chuyển Hướng Web Cache

Ngoài ra để cân bằng tải máy chủ, Extreme Networks còn tích hợp dịch vụ chuyển hướng web cache với một twist. Lưu lượng được chuyển hướng ở wire-speed bằng cách sử dụng protocol tại Layer 4, như HTTP cổng 80, cho một hoặc nhiều tải-chia sẻ cổng trên máy chủ một hoặc nhiều web cache. Tất cả điều này xảy ra rất linh hoạt, có nghĩa là người dùng không cần phải cấu hình lại trình duyệt ứng dụng.

Tích hợp dịch vụ chuyển hướng web cache bằng wire-speed vào máy chủ cân bằng tải thì Extreme Networks là nhà sản xuất đầu tiên tích hợp Wire-Speed IP Routing tại Layer 3 và wire-speed switch tại Layer 2 trên một nền tảng phần cứng duy nhất. việc tích hợp này cho phép các trang web có hiệu quả bộ nhớ đệm mà không cần thay đổi căn bản để thiết kế mạng. Một lần nữa, bộ phần mềm ExtremeWare tại Layer 4 cho phép web cache chuyển hướng hướng sang dịch vụ khác mà không cần thiết kế lại hệ thống mạng.

Đối với doanh nghiệp và các nhà cung cấp nội dung web, tăng bộ nhớ đệm giảm đáng kể số truy cập lặp đi lặp lại trên các máy chủ và cho phép các trang nội dung phong phú để được phục vụ nhanh chóng hơn cho khách hàng. Đối với các nhà cung cấp dịch vụ, điều này làm giảm chi phí băng thông WAN. Và cho các mạng doanh nghiệp, thường xuyên truy cập web nội dung , do đó WAN bảo tồn băng thông và giảm chi phí liên quan của nó.

6. Server Load Balancing Trong Môi Trường Chuyên Biệt

Đối với các ứng dụng yêu cầu các tính năng chuyên sâu như URL / cookie và SSL ID, vì vậy máy chủ cân bằng tải giúp cho hệ thống chạy tốt các ứng dụng này thông qua các thiết bị ngoài. Với sự tích hợp của wire-speed vào máy chủ cân bằng tải, Extreme Netword đã cung cấp cho doanh nghiệp hai giải pháp tốt nhất, ứng dụng vào trong hệ thống mang lại hiệu quả tối ưu cho doanh nghiệp:

- Các chức năng chuyên biệt của thiết bị.

-Hiệu quả cao từ giải pháp tích hợp wire-speed switching.

- Giảm chi phí tổng thể cho hệ thống.

7. Phân Phối Cân Bằng Tải Và Phục Hồi Sự Cố

Extreme Networks cùng với F5 cung cấp một khả năng đặc biệt gọi là phân phối máy chủ cân bằng tải. Phân phối cân bằng tải, cho phép người dùng truy cập vào các máy chủ thông qua mạng WAN.

Có nhiều lý do cần phải phân phối các máy chủ ở các nơi khác nhau. Trước tiên, các máy chủ có thể được đặt gần hơn với người dùng cuối để giúp tăng tốc độ truyền trong mạng WAN. Phân phối máy chủ cân bằng tải cũng có thể cung cấp dịch vụ giúp khắc phục các sự cố. Nhiệm vụ quan trọng của ứng dụng là có thể nhân rộng tại một trang web và khắc phục sự cố nếu các trang web chính trở nên không hoạt động, các khối lượng công việc được tự động chuyển hướng đến các trang web sao lưu.

Extreme Networks với thiết bị chuyển mạch tích hợp trên máy chủ cân bằng tải, cung cấp hiệu suất của thời gian thực và sẵn có của thông tin cần thiết cho bộ điều khiển thông minh F5 3DNS để cân bằng lưu lượng trên quy mô toàn cầu và cung cấp dự phòng trang web. 3DNS là một khu vực quản lý trên phạm vi rộng, mở rộng khả năng của Internet Domain Name Service(DNS). 3DNS có nhiệm vụ phân giải tên miền thành địa chỉ IP của máy chủ hoặc các máy chủ trạm dựa trên các tiêu chí như mức độ gần nhau của các máy chủ cho người dùng cuối, hoặc cung cấp các ứng dụng sẵn có trên mỗi trang web.

Điều này tạo ra một “môi trường trang web ảo” mà trung tâm quản lý là các trang web Internet và trung tâm dữ liệu, tạo cho người dùng cuối một URL duy nhất có quyền truy cập trên nhiều máy chủ tại nhiều địa điểm địa lý khác nhau.

Mô hình dưới đây cho thấy công cụ F5 và Extreme Networks Switch tích hợp trên máy chủ cân bằng tải dùng để phân phối mạng:

8. Kết Luận

Server Load Balancing là một kỹ thuật mạnh mẽ để nâng cao tính sẵn sàng ứng dụng và hiệu quả trong việc cung cấp dịch vụ, các nhà cung cấp dịch vụ web cung cấp nội dung và mạng lưới doanh nghiệp, thực hiện trọn vẹn nhưng cũng có thể làm tăng chi phí và độ phức tạp mạng. Bên cạnh những ưu thế từ việc ứng dụng Server Load Balancing và các thiết bị không dây, nó còn có hạn chế là nếu hoạt động ở tốc độ cao cũng có thể tạo ra nghẽn cổ chai của riêng mình.

Extreme Networks cung cấp các lợi ích chính của máy chủ cân bằng tải, giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí và làm giảm độ phức tạp giúp hệ thống đạt được hiệu suất cao khi làm việc. Bằng cách tích hợp đầy đủ máy chủ cân bằng tải và wire-speed trên nhiều Layer giúp hệ thống website của doanh nghiệp luôn ổn định và luôn trực tuyến, mang lại hiệu quả tốt nhất cho hệ thống IT trong doanh nghiệp.