Load Balancing là gì? Cơ chế hoạt động và lợi ích của cân bằng tải

Load Balancing là gì?

Load balancing (cân bằng tải) được định nghĩa là phân phối lưu lượng truy cập mạng hoặc ứng dụng một cách có hiệu quả trên nhiều server trong một cụm server farm.

Load balancing phân phối đồng đều tài nguyên trên nhiều máy chủ. Kỹ thuật này giúp giảm thời gian phản hồi, tăng (throughput) năng suất truyền tải và nói chung tăng tốc độ truy xuất dữ liệu cho mỗi khách hàng. Bằng cách áp dụng giải pháp này, đem đến việc cân bằng khi lưu lượng truy cập được chia đều lên các server hoặc khi server gặp sự cố, server còn lại ngay lập tức là phương án hỗ trợ, không làm gián đoạn sự truy cập và hoạt động của doanh nghiệp.

Tại sao cần có Load Balancing?

Trong thời đại công nghệ bùng nổ, các website hiện đại có lưu lượng truy cập cao. Khi ấy, hệ thống sẽ phải tiếp nhận và xử lý tới hàng trăm nghìn, hàng triệu các requests đồng thời từ người dùng hoặc khách hàng. Sau đó, hệ thống lại cần phản hồi lại kết quả dưới dạng text, video, hình ảnh,… một cách chính xác, nhanh chóng.

Nếu một website không có Load Balancing thì sẽ không thể kịp xử lý được khối lượng tác vụ khủng trên. Thậm chí là không kết nối được khi máy chủ bị tèo. Do đó, để giải quyết vấn đề này, mang lại trải nghiệm tuyệt vời của người dùng việc trang bị Load Balancing là rất cần thiết. Load Balancing sẽ giúp cân bằng tải hoàn hảo cho server.

Cơ chế hoạt động của Load Balancing

Một quá trình Load Balancing cơ bản sẽ diễn ra theo trình tự sau:

- Website tiếp nhận lượng truy cập của người dùng. Các yêu cầu này có thể đến máy chủ cùng một lúc thông qua mạng internet.

- Với lượng yêu cầu này, Load Balancing sẽ xử lý từng yêu cầu, điều hướng tới máy chủ thích hợp.

- Khi nhận được yêu cầu, máy chủ sẽ tiếp nhận yêu cầu, xử lý hoặc gửi lại phản hồi với Load Balancing trong trường hợp không thể thực hiện thêm.

- Quá trình xử lý kết thúc, máy chủ sẽ gửi phản hồi lại cho người dùng.

Các giao thức mà Load Balancing có thể xử lý 

Có 4 loại giao thức chính mà quản trị Load Balancer có thể tạo quy định chuyển tiếp:

- HTTP: dựa trên cơ chế HTTP chuẩn, HTTP Balancing đưa ra yêu cầu tác vụ. Load Balancer đặt X-Forwarded-For, X-Forwarded-Proto và tiêu đề X-Forwarded-Port cung cấp các thông tin backends về những yêu cầu ban đầu.

- HTTPS: các chức năng tương tự HTTP Balancing. HTTPS Balancing được bổ sung mã hóa và nó được xử lý bằng 2 cách: passthrough SSL duy trì mã hóa tất cả con đường đến backend hoặc: chấm dứt SSL, đặt gánh nặng giải mã vào load balancer và gửi lưu lượng được mã hóa đến backend.

- TCP: trong một số trường hợp khi ứng dụng không sử dụng giao thức HTTP hoặc HTTPS, TCP sẽ là một giải pháp để cân bằng lưu lượng. Cụ thể, khi có một lượng truy cập vào một cụm cơ sở dữ liệu, TCP sẽ giúp lan truyền lưu lượng trên tất cả các máy chủ.

- UDP: trong thời gian gần đây, Load Balancer đã bổ sung thêm hỗ trợ cho cân bằng tải giao thức internet lõi như DNS và syslogd sử dụng UDP.

Một số thuật toán sử dụng trong Load Balancing

Tùy thuộc vào các cấu hình cân bằng tải đang được sử dụng, có nhiều thuật toán giúp phân chia tải:

Round Robin

Một tập hợp các IP của máy chủ hoặc thiết bị mạng được cung cấp, sau đó, lưu lượng truy cập được chuyển hướng đến các tài nguyên theo thứ tự được liệt kê sẵn.

Weighted Round Robin

Mỗi máy tính hoặc tài nguyên mạng trong danh sách được cung cấp một điểm trọng số. Trong đó, máy có trọng số cao nhất sẽ nhận được lưu lượng truy cập lớn nhất.

Least Connection

Trong phương pháp này, tài nguyên có số lượng kết nối ít nhất sẽ được lựa chọn để tiếp nhận các yêu cầu mới.

Weighted Response Time

Thông tin về thời gian phản hồi của máy chủ được sử dụng để định hướng lưu lượng truy cập. Trong đó, máy chủ có thời gian phản hồi chậm nhất sẽ nhận lưu lượng thấp nhất.

Source IP Hash

Với phương pháp này, địa chỉ IP của máy khách được tính tới bằng một thuật toán mã hóa. Việc này giúp cho máy khách duy trì kết nối với cùng một máy chủ giữa các lần truy cập.

Lợi ích của Load Balancing

Load Balancing hoạt động giống như một cảnh sát giao thông hay một tấm lọc các lưu lượng truyền qua internet. Lợi ích của nó mang tới cho web không hề nhỏ. Một số lợi ích chính của Load Balancing có thể kể tới như:

- Trong trường hợp một máy chủ gặp sự cố, lượng truy cập sẽ tự động được chuyển đến các máy chủ còn hoạt động khác. Điều này giúp đảm bảo tiêu chí luôn sẵn sàng, tối ưu hoá Uptime lên tới 99.99%.

- Doanh nghiệp hoàn toàn có thể tích hợp thêm nhiều máy chủ vào hệ thống cân bằng tải mà không gián đoạn hoạt động máy chủ. Từ đó đáp ứng được nhu cầu mở rộng lưu lượng truy cập vào website.

- Nâng cao tính bảo mật vì người dùng khi kết nối đến hệ thống chỉ là đang kết nối với Load Balancer chứ không phải là kết nối trực tiếp với các Backend.

- Bằng việc kết hợp sức mạnh của nhiều máy chủ vào một hệ thống thống nhất nên khả năng chịu tải và tốc độ xử lý được tối đa hoá rất nhiều.

- Tăng tính linh hoạt cho toàn hệ thống nhờ khả năng điều phối linh động giữa các máy chủ. Từ đó đảm bảo hệ thống không bị ngắt quãng, ảnh hưởng.

Tổng kết

Hy vọng rằng những thông tin được cung cấp trong bài viết sẽ giúp bạn có được cái nhìn tổng quan về Load Balancing. Đây một trong những thành phần cơ sở hạ tầng quan trọng nhất của ngành mạng máy tính hiện nay. Nếu bạn cần tư vấn thêm về giải pháp Load Balancing hãy liên hệ đến Bluesea qua hotline 0907.69.69.46 để được hỗ trợ hoàn toàn miễn phí!
—---------------------------------------------
Công ty cổ phần Công nghệ và Truyền thông Biển Xanh
Website: https://bluesea.com.vn/
Facebook: https://www.facebook.com/blueseacloudserver/
Hotline: 0907.69.69.46
Email: yenht@bluesea.vn
Trụ sở chính: 91 Trung Kính, Trung Hòa, Cầu Giấy, Hà Nội