Load Balancing là gì? Giải thích các thuật toán cân bằng tải

Trong lĩnh vực công nghệ thông tin nói chung hay lĩnh vực mạng máy tính nói riêng, thì Load Balancing là một tính năng rất quan trọng và không thể thiếu trong quá trình phát triển phần mềm. Nó góp phần quyết định chất lượng sản phẩm cũng như trải nghiệm người dùng.Vậy Load Balancing là gì? Hãy cùng BKHOST tìm hiểu tất cả các kiến thức cơ bản nhất về Load Balancing.

Load Balancing là gì?

Load Balancing (cân bằng tải) là một yếu tố quan trọng giúp phân phối hiệu quả lưu lượng mạng đến những server phụ trợ. Hiểu đơn giản Load Balancing giống như cảnh sát lưu lượng có nhiệm vụ quan sát và điều tiết yêu cầu của khách hàng đến tất cả các server. Mục đích chính của hành động này là đảm bảo không một server nào làm việc quá mức.

Đặc biệt khi một server nào đó gặp sự cố thì Load Balancing sẽ chuyển hướng lưu lượng truy cập tới những server còn lại để không làm gián đoạn truy cập của người dùng. Khi một server được thêm vào nhóm server thì ngay lập tức Load Balancing sẽ tự động gửi yêu cầu để server đó xử lý. Như vậy có thể thấy Load Balancing thực hiện những chức năng sau:

• Phân phối đều đặn lượt truy cập của người dùng đến các server và giúp việc truyền tải thông tin nhanh chóng.
• Đảm bảo độ tin cậy tuyệt đối và tính khả dụng bằng cách Load Balancing chỉ gửi yêu cầu của người dùng đến các server trực tuyến.
• Linh hoạt trong khâu xử lý, phân phối tài nguyên để thêm hoặc bớt các server khi cần thiết.

Các thuật toán Load Balancing

Mỗi thuật toán Load Balancing sẽ mang lại những lợi ích khác nhau, vì lẽ đó mà tùy thuộc theo nhu cầu để những nhà phát triển, lập trình mạng có thể đưa ra những lựa chọn hợp lý. Các thuật toán Load Balancing phổ biến là:

• Round Robin: Round Robin là thuật toán lựa chọn các server theo trình tự. Có nghĩa là Load Balancing nó sẽ phân phối yêu cầu đầu tiên cho server số 1 sau đó lần lượt tới những server tiếp theo. 
• Least Connections: đây là thuật toán dùng để chuyển yêu cầu của người dùng tới server ít kết nối nhất trong hệ thống. Nó được xem như một thuật toán động bởi phải thực hiện nhiệm vụ đếm số kết nối hoạt động của server.
• Least Time: thuật toán này dựa trên tiêu chuẩn về thời gian đáp ứng yêu cầu của mỗi server. Theo đó, Least Time sẽ chọn server có thời gian đáp ứng kịp thời và nhanh nhất. 
• Hash: thuật toán có chức năng phân phối các yêu cầu của người dùng dựa vào từ khóa được xác định chẳng hạn như URL yêu cầu hoặc địa chỉ IP của ứng dụng khách.
• IP Hash: thuật toán xác định địa chỉ IP của máy khách sẽ được kết nối với một server backend.
• Random with Two Choices: thuật toán này chọn ngẫu nhiên 2 server và gửi yêu cầu đến 1 trong 2 dựa vào thuật toán Least Connections.

Lợi ích của Load Balancing

Load Balancing mang tới rất nhiều lợi ích cho người dùng. Cụ thể tính năng này sẽ tăng hiệu suất làm việc của các server để các yêu cầu được truyền tải và phản hồi nhanh, giảm thời gian chết. 

Bên cạnh đó Load Balancing linh hoạt và uyển chuyển trong việc điều phối lượng truy cập giữa các server để không làm gián đoạn hệ thống. Đồng thời quá trình phản hồi thông tin từ server đến người dùng được thông qua Load Balancing sẽ hạn chế được các cuộc tấn công mạng hoặc truy cập trái phép.

Các vấn đề liên quan đến Load Balancing

Độ bền của phiên

Thông tin về phiên của người dùng sẽ được lưu trữ ở trình duyệt. Chẳng hạn như khi mua sắm trực tuyến tại ứng dụng shopping cart, sản phẩm ở giỏ hàng của người dùng sẽ được cấp trình duyệt lưu trữ cho tới khi người dùng mua chúng. Vì thế nếu thay đổi server giữa phiên mua sắm sẽ dẫn tới những trở ngại về hiệu suất hoặc lỗi giao dịch. 

Trong ví dụ nói trên và các trường hợp tương tự khác, điều cần thiết nhất là trong suốt thời gian của phiên tất cả mọi yêu cầu từ người dùng đều phải được gửi tới cho một server duy nhất. Điều này còn gọi là độ bền của phiên.

Các trình của Load Balancing sẽ xử lý độ bền của phiên. Một trường hợp khác liên quan đến tính bền bỉ của phiên đó là khi server ngược dòng để lưu trữ thông tin trong bộ nhớ cache của nó khi người dùng yêu cầu. Lúc này sự thay đổi server sẽ làm hiệu suất hoạt động giảm đi rất nhiều. 

Cấu hình động của nhóm server

Trong quá trình hoạt động nhiều server mới được thêm vào nhóm server hoặc phải gỡ xuống liên tục do yêu cầu từ ứng dụng. Tình huống đó thường xảy ra trong môi trường của Amazon Web Services (AWS) (EC2). Khi đó Load Balancing sẽ giúp cho kết nối không bị gián đoạn bằng cách tự động thêm hoặc xóa các server.

Load Balancing phần cứng so với phần mềm

Load Balancing gồm hai loại là dựa trên phần cứng và phần mềm. Trường hợp Load Balancing dựa trên phần cứng thường mang lại hiệu suất cao nhưng tốn kém. Những nhà cung cấp Load Balancing dựa trên phần cứng sẽ tải phần mềm độc quyền lên hệ thống máy của họ. Khi đó nếu lượt truy cập lên web của bạn quá tải bạn cần phải mua nhiều máy hơn từ những nhà cung cấp.

Khi công nghệ mạng phát triển, Load Balancing phần mềm ngày càng đem lại nhiều tính năng vượt trội. Nó thường chạy trên các phần cứng hàng hóa nên rất linh hoạt, tiết kiệm chi phí và giúp bạn cài đặt dễ dàng.

Kết nối hệ thống osi

Load Balancing có thể được thực hiện ở các lớp khác nhau trong OSI. So với Load Balancing lớp 4 dựa trên gói thì Load Balancing lớp 7 chuyên sâu hơn về CPU và không làm giảm hiệu suất hoạt động của server. Ngoài ra Load Balancing lớp 7  khá thông minh, xử lý nhanh gọn, áp dụng các thay đổi để tối ưu hóa cho nội dung.

Tổng kết về Load Balancing

Qua bài viết này, hi vọng bạn đã có thể nắm được các thông tin liên quan đến Load Balancing và hiểu hơn về tầm quan trọng của hệ thống này trong việc quản lý hiệu suất của sản phẩm. Nó là một cơ sở hạ tầng rất quan trọng trong ngành Mạng máy tính, giúp cải thiện hiệu suất sản phẩm cũng như mang đến trải nghiệm tốt nhất cho người dùng.

Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào, hãy để lại ở phần bình luận bên dưới, BKHOST sẽ trả lời bạn trong thời gian sớm nhất.

Bạn cũng có thể truy cập vào Blog của BKHOST để đọc thêm các bài viết chia sẻ kiến thức về quản trị mạng, website, domain, hosting, vps, server, email,… Chúc các bạn thành công!

• load balancing
• load balancing là gì