THIẾT BỊ CÂN BẰNG TẢI – “LOAD BALANCER” LÀ GÌ?

Nếu anh em đang tìm kiếm một giải pháp để tăng hiệu suất của hệ thống mạng của mình, thiết bị cân bằng tải (Load Balancer) là một lựa chọn không thể bỏ qua. Trong bài viết này, tôi sẽ giải thích cách thiết bị cân bằng tải hoạt động, khi nào anh em nên sử dụng nó, các loại cân bằng tải phổ biến và nơi để mua chúng.

Cân bằng tải là gì?

Thiết bị cân bằng tải tên tiếng anh là (load balancer) là một thiết bị phần cứng hoặc phần mềm được sử dụng trong các mạng máy tính để phân phối tải đều đặn giữa các máy chủ, giúp tăng hiệu suất mạng và độ tin cậy của hệ thống.

Thiết bị cân bằng tải hoạt động bằng cách chuyển hướng lưu lượng mạng đến các máy khác nhau trong cụm máy chủ, đảm bảo rằng mỗi máy trong cụm đều đảm nhận một lượng tải tương đương. Điều này giúp tránh tình trạng quá tải hoặc thiếu tải trên các máy, giúp tăng khả năng chịu tải của hệ thống mạng.

Thiết bị cân bằng tải có thể được triển khai dưới dạng phần cứng hoặc phần mềm. Thiết bị cân bằng tải phần cứng thường được lắp đặt giữa mạng và các máy, và thực hiện các chức năng cân bằng tải bằng cách sử dụng phần cứng đặc biệt để chuyển tiếp dữ liệu. Thiết bị cân bằng tải phần mềm thường được cài đặt trực tiếp trên máy chủ hoặc trong một hệ thống điều khiển mạng.

Các thiết bị cân bằng tải còn có thể được phân loại theo kiểu cân bằng tải mà chúng thực hiện, bao gồm cân bằng tải tĩnh và động. Cân bằng tải tĩnh phân phối tải đều đặn dựa trên các giá trị định trước, trong khi cân bằng tải động phân phối tải đều đặn dựa trên tình trạng thực tế của các máy sử dụng.

Trong tổng quan, thiết bị cân bằng tải là một thiết bị công nghệ quan trọng trong các môi trường mạng có yêu cầu độ ổn định cao. Nó giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống mạng bằng cách phân phối tải đều đặn giữa các máy, tăng khả năng chịu tải và giảm thời gian chết máy chủ.

Khi nào thì dùng cân bằng tải?

Cân bằng tải (load balancing) là một kỹ thuật quan trọng trong việc phân phối tải trên một hệ thống máy chủ hoặc mạng để đảm bảo rằng mỗi máy hoặc tài nguyên không quá tải và đảm bảo tính ổn định của hệ thống. Dưới đây là một số chi tiết cụ thể về khi nào nên sử dụng cân bằng tải:

Khi có nhiều thiết bị cùng sử dụng

Khi hệ thống của bạn đồng thời sử dụng nhiều ứng dụng web hoặc dịch vụ cung cấp từ nhiều thiết bị, cân bằng tải sẽ giúp phân phối lưu lượng truy cập đến các máy khác nhau. Việc phân phối tải đồng đều sẽ giúp giảm thiểu thời gian chết của hệ thống mạng và đảm bảo rằng mỗi máy không quá tải.

Khi có ứng dụng đòi hỏi tài nguyên cao

Khi có một ứng dụng yêu cầu nhiều tài nguyên mạng như xem video trực tuyến hoặc trò chơi trực tuyến (VD: Xem video 4k,8k hoặc chơi game đồ họa cao) , cân bằng tải sẽ giúp phân phối lưu lượng mạng truy cập đến các máy cần sử dụng các ứng dụng chiếm nhiều băng thông. Điều này sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống và đảm bảo rằng người dùng có trải nghiệm tốt hơn, tránh gặp các tình trạng giật, lag khi sử dụng.

Khi cần tăng tính sẵn sàng của hệ thống

Khi một trong các máy chủ mạng gặp sự cố hoặc cần bảo trì, bạn có thể dễ dàng chuyển tải đến máy chủ khác mà không ảnh hưởng đến người dùng. Cân bằng tải giúp tăng tính ổn định của hệ thống và đảm bảo rằng người dùng không bị gián đoạn.

VD: Trên một thiết bị cân bằng tải có hai cổng WAN trở lên thì mỗi cổng WAN tương ứng với một nhà mạng mà anh em đăng ký, nếu một trong hai nhà mạng gặp vấn đề sự cố thì thiết bị cân bằng tải sẽ ưu tiên cung cấp mạng của nhà mạng nào có tín hiệu tốt hơn cho người dùng, như vậy tình trạng mạng sẽ luôn được đảm bảo cho người sử dụng, hoặc trong trường hợp xấu nhất là cả hai nhà mạng đều gặp sự cố thì tất nhiên là bất khả kháng.

Khi muốn tận dụng tối đa tài nguyên của một mạng phân tán

Khi anh em có một hệ thống mạng chia ra với nhiều thiết bị, cân bằng tải giúp phân phối lưu lượng truy cập đến các máy, thiết bị khác nhau để tối đa hóa sự sẵn sàng và tính ổn định của hệ thống mạng.

Tóm lại, cân bằng tải là một thiết bị quan trọng giúp tối ưu hóa hiệu suất và tính ổn định của hệ thống máy chủ hoặc mạng. Bằng cách phân phối tải trên các máy hoặc tài nguyên, cân bằng tải giúp đảm bảo rằng mỗi máy không quá tải, giảm thiểu thời gian chết của hệ thống và tăng tính ổn định của hệ thống.

Trong nhiều trường hợp, việc sử dụng cân bằng tải là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của người dùng và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống. Tuy nhiên, việc triển khai cân bằng tải cũng có thể gặp một số thách thức và hạn chế. Các hạn chế này có thể bao gồm chi phí triển khai, khả năng quản lý và khả năng tích hợp với các hệ thống khác.

VD: Anh em đã có một con cân bằng tải 1GB rồi, nhưng đến con switch chia ra từng máy tính để sử dụng thì con switch chỉ đạt tốc độ 100Mbs, thì tất nhiên tốc độ mạng mà anh em nhận được tối đa cũng chỉ là 100Mbs, Vậy nên nếu để một hệ thống sử dụng ổn định, và đạt được hiệu quả như anh em mong đợi thì các thiết bị trong hệ thống cần phải tương thích với nhau.

Vì vậy, trước khi triển khai cân bằng tải, cần phải đánh giá kỹ các yếu tố liên quan để đảm bảo rằng việc triển khai sẽ đáp ứng nhu cầu và không gây ra bất kỳ vấn đề nào cho hệ thống hoặc người dùng.

Có những loại cân bằng tải nào

Cân bằng tải là quá trình phân chia đều tải giữa các thiết bị hoặc mạng để đảm bảo sự hoạt động hiệu quả và tránh quá tải một thiết bị hoặc mạng. Có nhiều loại cân bằng tải khác nhau, bao gồm:

Cân bằng tải theo địa chỉ MAC

Cân bằng tải theo địa chỉ MAC (MAC address load balancing) là phương pháp phân phối tải trên các đường truyền mạng dựa trên địa chỉ MAC của các thiết bị mạng. Khi sử dụng phương pháp này, các gói tin sẽ được chuyển tiếp đến các đường truyền mạng khác nhau dựa trên giá trị băm (hash value) được tính toán từ địa chỉ MAC của gói tin.

Thuật toán tính toán giá trị băm từ địa chỉ MAC của gói tin sẽ đảm bảo rằng các gói tin có cùng địa chỉ MAC sẽ được gửi đến cùng một đường truyền, do đó giúp cân bằng tải trên các đường truyền. Trong quá trình tính toán giá trị băm, các giá trị khác nhau của địa chỉ MAC sẽ được phân bố đều trên các đường truyền khác nhau để đảm bảo rằng mỗi đường truyền đều được sử dụng một cách cân bằng.

Các thiết bị mạng như switch hoặc router có thể được cấu hình để sử dụng cân bằng tải theo địa chỉ MAC. Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả cao nhất, phương pháp này nên được kết hợp với các phương pháp cân bằng tải khác như cân bằng tải dựa trên địa chỉ IP hoặc cân bằng tải theo phiên. Ngoài ra, để đảm bảo rằng các thiết bị mạng không bị quá tải, việc phân phối tải nên được cân nhắc và cấu hình một cách hợp lý.

Cân bằng tải theo địa chỉ IP

Cân bằng tải theo địa chỉ IP (IP address load balancing) là một phương pháp được sử dụng trong mạng máy tính để phân phối tải trên các đường truyền mạng dựa trên địa chỉ IP của các thiết bị hoặc các phiên truy cập. Phương pháp này được sử dụng phổ biến trong các mô hình mạng phân tán hoặc mô hình dịch vụ mạng (load balancing service).

Phương pháp cân bằng tải theo địa chỉ IP hoạt động bằng cách sử dụng một cơ chế phân phối tải để định tuyến các yêu cầu đến nhiều máy chủ trên các đường truyền mạng khác nhau. Khi yêu cầu được nhận từ một khách hàng hoặc một trình duyệt web, một tải trọng (load) được gửi đến máy chủ đầu tiên, sau đó các yêu cầu tiếp theo sẽ được gửi đến các máy chủ tiếp theo theo thứ tự xác định.

Để đạt được hiệu quả cân bằng tải cao nhất, phương pháp này có thể kết hợp với nhiều cơ chế phân phối tải khác nhau, chẳng hạn như cân bằng tải dựa trên thời gian đáp ứng của máy chủ (response time), cân bằng tải dựa trên số phiên đang mở hoặc cân bằng tải dựa trên lưu lượng mạng.

Các thiết bị mạng như switch, router hoặc cân bằng tải (load balancer) có thể được cấu hình để sử dụng phương pháp cân bằng tải theo địa chỉ IP. Ngoài ra, một số hệ thống ứng dụng cũng hỗ trợ phương pháp này để tăng khả năng sẵn sàng và cung cấp dịch vụ tốt hơn cho người dùng.

Cân bằng tải dựa trên session

Cân bằng tải dựa trên session là phương pháp phân phối tải trên các máy chủ dựa trên thông tin phiên hoạt động giữa máy khách và máy chủ trong quá trình truyền thông.

Khi một máy khách truy cập vào một ứng dụng web, nó sẽ tạo ra một phiên hoạt động với máy chủ. Tất cả các yêu cầu từ máy khách trong cùng một phiên đều được gửi đến cùng một máy chủ, được gọi là “máy chủ đích”. Như vậy, phương pháp này đảm bảo rằng các yêu cầu trong cùng một phiên sẽ được xử lý bởi cùng một máy chủ, giúp giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn và nâng cao hiệu suất của hệ thống.

Để triển khai phương pháp này, một số thiết bị mạng được gọi là “cân bằng tải” (load balancer) được sử dụng. Cân bằng tải là một thiết bị mạng đặt giữa máy khách và máy chủ, có khả năng phân phối lưu lượng truy cập từ máy khách đến các máy chủ khác nhau. Khi một yêu cầu được gửi đến cân bằng tải, nó sẽ xác định máy chủ đang có sẵn và chưa quá tải để xử lý yêu cầu. Sau đó, cân bằng tải sẽ gửi yêu cầu đến máy chủ đó để xử lý.

Tóm lại, cân bằng tải dựa trên session giúp giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn và nâng cao hiệu suất của hệ thống bằng cách đảm bảo rằng các yêu cầu trong cùng một phiên sẽ được xử lý bởi cùng một máy chủ. Các thiết bị mạng như cân bằng tải có thể được cấu hình để sử dụng phương pháp này để tăng khả năng sẵn sàng và cung cấp dịch vụ tốt hơn cho người dùng. Phương pháp này thường được sử dụng trong các ứng dụng có yêu cầu kết nối liên tục, ví dụ như các ứng dụng trò chơi trực tuyến, video streaming,…

Cân bằng tải dựa trên nội dung

Cân bằng tải dựa trên nội dung (content-based load balancing) là phương pháp phân phối tải trên các máy chủ dựa trên nội dung của yêu cầu từ máy khách. Thay vì chỉ dựa trên địa chỉ IP, địa chỉ MAC hoặc session, phương pháp này sử dụng các thông tin khác để phân phối tải, chẳng hạn như:

• Loại nội dung: Ví dụ, một ứng dụng web có thể phân loại các yêu cầu thành các loại khác nhau, chẳng hạn như yêu cầu tải hình ảnh, yêu cầu trang chủ, yêu cầu trang đăng nhập, v.v. Các yêu cầu này sẽ được phân phối đến các máy chủ khác nhau dựa trên tải của từng máy chủ.
• Tính năng của yêu cầu: Một số ứng dụng web có thể yêu cầu các tính năng cụ thể, chẳng hạn như tìm kiếm, đăng ký, thanh toán, v.v. Phân phối các yêu cầu dựa trên tính năng này giúp đảm bảo rằng các yêu cầu liên quan đến tính năng đó sẽ được xử lý bởi các máy chủ có khả năng xử lý tốt hơn.
• Ngôn ngữ và vị trí địa lý: Các yêu cầu từ các khu vực địa lý khác nhau có thể được phân phối đến các máy chủ gần hơn để giảm thiểu thời gian phản hồi và tăng tốc độ truy cập.

Phương pháp cân bằng tải dựa trên nội dung giúp tối ưu hóa hiệu suất và tăng tính sẵn sàng của hệ thống bằng cách đảm bảo rằng các yêu cầu liên quan đến nội dung tương tự sẽ được phân phối đến các máy chủ có khả năng xử lý tốt hơn. Tuy nhiên, phương pháp này cũng đòi hỏi quá trình xử lý tại các thiết bị mạng và máy chủ để phân tích nội dung yêu cầu, vì vậy có thể làm tăng thời gian phản hồi của hệ thống.

Cân bằng tải theo thời gian

Cân bằng tải theo thời gian (time-based load balancing) là phương pháp phân phối tải trên các máy chủ dựa trên thời gian hoặc lịch trình. Thông thường, phương pháp này được sử dụng khi các ứng dụng hoạt động theo các mô hình tải trọng khác nhau trong các khoảng thời gian khác nhau.

Ví dụ, một ứng dụng web có thể nhận được lượng truy cập cao vào giờ cao điểm, nhưng ít truy cập vào giờ thấp điểm. Trong trường hợp này, cân bằng tải theo thời gian có thể được sử dụng để đảm bảo rằng các máy chủ được kích hoạt hoặc tắt tùy thuộc vào mức độ tải trọng hiện tại của hệ thống. Cụ thể, các máy chủ có thể được kích hoạt vào giờ cao điểm và tắt vào giờ thấp điểm.

Ngoài ra, cân bằng tải theo thời gian cũng có thể được sử dụng để đảm bảo tính sẵn sàng của hệ thống trong trường hợp xảy ra sự cố hoặc bảo trì hệ thống. Chẳng hạn, một số máy chủ có thể được kích hoạt tạm thời để đảm bảo rằng hệ thống vẫn hoạt động tốt trong khi máy chủ khác đang được bảo trì.

Phương pháp cân bằng tải theo thời gian đòi hỏi các quản trị viên hệ thống phải có kế hoạch thích hợp để quản lý việc kích hoạt và tắt máy chủ, và phải sử dụng các công cụ để giám sát mức độ tải trọng của hệ thống. Tuy nhiên, phương pháp này có thể giúp cải thiện hiệu suất và tính sẵn sàng của hệ thống bằng cách đảm bảo rằng các máy chủ chỉ hoạt động khi được yêu cầu và tắt khi không cần thiết.

Cân bằng tải động

Cân bằng tải động (Dynamic load balancing) là phương pháp phân phối tải động trong một hệ thống phân tán, trong đó tải được phân phối đều trên các máy chủ khác nhau dựa trên mức độ tải hiện tại của các máy chủ. Phương pháp này sử dụng các thuật toán động để quản lý và phân phối tải giữa các máy chủ một cách thông minh, tùy thuộc vào các yêu cầu tải trọng của hệ thống.

Khi sử dụng cân bằng tải động, các yêu cầu tới hệ thống sẽ được chuyển đến máy chủ có tải trọng thấp nhất tại thời điểm đó, giúp tăng hiệu suất và đảm bảo tính sẵn sàng của hệ thống. Điều này được thực hiện thông qua việc sử dụng các thuật toán phân phối tải động như Round Robin, Least Connection, hay Weighted Round Robin,…

Cân bằng tải động có thể được sử dụng trong nhiều loại hệ thống, bao gồm các ứng dụng web, cơ sở dữ liệu, hệ thống đám mây, v.v. Phương pháp này giúp tăng tính sẵn sàng của hệ thống, giảm thiểu thời gian chờ đợi của người dùng và giảm thiểu nguy cơ hệ thống quá tải.

Tuy nhiên, cân bằng tải động cũng có những hạn chế, bao gồm sự phức tạp trong việc triển khai, cấu hình và quản lý các thuật toán phân phối tải, và các vấn đề bảo mật có thể phát sinh trong quá trình phân phối tải. Do đó, việc sử dụng phương pháp này cần được thực hiện một cách cẩn thận và đúng đắn.

Cân bằng tải theo vị trí địa lý

Cân bằng tải theo vị trí địa lý (Geographic load balancing) là một phương pháp phân phối tải trong hệ thống phân tán, trong đó tải được phân bổ dựa trên vị trí địa lý của người dùng. Phương pháp này sử dụng thông tin địa lý của người dùng để xác định máy chủ gần nhất vị trí của họ và chuyển yêu cầu tới máy chủ đó để giảm thiểu thời gian trễ và tăng tốc độ truy cập.

Cân bằng tải theo vị trí địa lý là phương pháp phổ biến được sử dụng trong các ứng dụng web, nhất là các ứng dụng cung cấp dịch vụ cho nhiều khu vực địa lý khác nhau. Nó cũng được sử dụng trong các ứng dụng di động để xác định máy chủ gần nhất và cung cấp dịch vụ nhanh chóng và hiệu quả.

Để thực hiện cân bằng tải theo vị trí địa lý, hệ thống sẽ sử dụng thông tin địa lý của người dùng được thu thập từ các dịch vụ bên ngoài, như Google Maps hoặc các dịch vụ khác. Sau đó, thông tin này sẽ được so sánh với thông tin vị trí của các máy chủ trong hệ thống và máy chủ gần nhất với vị trí của người dùng sẽ được chọn để xử lý yêu cầu.

Tuy nhiên, cân bằng tải theo vị trí địa lý cũng có những hạn chế nhất định. Một trong những hạn chế chính đó là độ chính xác của thông tin địa lý, do đó, nó có thể gây ra các vấn đề khi phân phối tải và làm giảm hiệu quả của phương pháp này. Ngoài ra, nếu số lượng người dùng trong mỗi vị trí khác nhau không đồng đều, thì cân bằng tải theo vị trí địa lý cũng không hoạt động hiệu quả.

Mua cân bằng tải ở đâu?

Việc mua cân bằng tải phụ thuộc vào mục đích sử dụng của anh em. Nếu anh em cần mua cân bằng tải cho mục đích sử dụng cá nhân, thì có thể tìm kiếm trên các trang thương mại điện tử như Lazada, Shopee… Nếu anh em cần mua cân bằng tải cho mục đích kinh doanh, doanh nghiệp thì có thể tìm kiếm trên các trang web chuyên về thiết bị điện tử hoặc tìm địa chỉ của các cửa hàng chuyên bán thiết bị cân bằng tải trên địa bàn.

Ngoài ra, anh em cũng có thể tham khảo các nhà sản xuất thiết bị cân bằng tải để biết thêm thông tin và tìm mua sản phẩm của họ. Nên lựa chọn các nhà sản xuất và đại lý uy tín để đảm bảo sản phẩm chất lượng và đảm bảo được quyền lợi của mình. Tôi sẽ đề tên một số hãng cân bằng tải uy tín chất lượng nhất trên thị trường hiện nay như: TP-Link, Dahua, Hikvision, Draytek…

SAOMAITP là một trong những nhà phân phối thiết bị điện tử, viễn thông tại Việt Nam. SAOMAITP cung cấp một loạt các sản phẩm chính hãng từ các thương hiệu nổi tiếng trong và ngoài nước. Trong số đó, SAOMAITP cũng phân phối các thiết bị cân bằng tải của các thương hiệu nổi tiếng như Hikvision, Dahua, Nova, Draytek, TP-Link và nhiều thương hiệu khác.

Đến với SAOMAITP, anh em sẽ được tư vấn tận tình, hỏi thăm chu đáo về tình trạng, nhu cầu sử dụng, hệ thống hiện có, chứ không như một số nơi chỉ cần bán được hàng rồi khách thì ú ớ không biết đâu mà lần, ngoài ra SAOMAITP còn có chính sách bảo hành sản phẩm lên đến 36 tháng, chăm sóc đơn hàng đến khi khách hàng hài lòng mới thôi, nên anh em cứ yên tâm về chất lượng sản phẩm cũng như chất lượng dịch vụ.