Cân bằng tải là gì? Cân bằng tải hoạt động như thế nào?

Senior Web Scraping Engineer
Đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy tối ưu là điều cần thiết cho các dịch vụ và ứng dụng trực tuyến. Cân bằng tải là một kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được những mục tiêu này bằng cách phân phối khối lượng công việc trên nhiều máy chủ. Bài viết này sẽ đi sâu vào các khái niệm cơ bản của cân bằng tải, nguyên tắc hoạt động của nó và tầm quan trọng của nó trong việc nâng cao hiệu suất và khả năng mở rộng của ứng dụng.
Hiểu về Cân bằng Tải
Về cốt lõi, cân bằng tải là quá trình phân phối lưu lượng mạng đến hoặc yêu cầu ứng dụng đều đặn trên một nhóm máy chủ, được gọi là trang trại máy chủ hoặc nhóm máy chủ. Bằng cách làm như vậy, các bộ cân bằng tải giúp ngăn chặn bất kỳ máy chủ nào bị quá tải bởi quá nhiều yêu cầu, điều này có thể dẫn đến hiệu suất giảm sút hoặc gián đoạn dịch vụ.
Cân bằng tải có thể đạt được thông qua nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm các giải pháp dựa trên phần cứng (thiết bị vật lý) và các giải pháp dựa trên phần mềm (ứng dụng chạy trên máy chủ tiêu chuẩn). Bất kể cách tiếp cận nào, mục tiêu vẫn như nhau: tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, tối đa hóa thông lượng, giảm thiểu thời gian phản hồi và đảm bảo khả năng sử dụng cao của các ứng dụng.
Cách thức hoạt động của cân bằng tải
Các bộ cân bằng tải hoạt động ở các lớp khác nhau của mô hình OSI, chủ yếu ở Lớp 4 (Lớp truyền tải) và Lớp 7 (Lớp ứng dụng). Hãy cùng phân tích cách thức hoạt động của cân bằng tải một cách chi tiết hơn:
1. Phân phối lưu lượng
Khi người dùng đưa ra yêu cầu đối với một ứng dụng, bộ cân bằng tải đóng vai trò là người quản lý lưu lượng, hướng các yêu cầu đến đến các máy chủ phù hợp dựa trên các thuật toán được xác định trước. Dưới đây là một số thuật toán phân phối lưu lượng phổ biến:
-
Round Robin: Phân phối các yêu cầu theo thứ tự tuần tự trên các máy chủ theo thứ tự vòng tròn. Phương pháp này đơn giản nhưng hiệu quả đối với khối lượng công việc được phân phối đều.
python# Ví dụ đoạn mã cho thuật toán cân bằng tải Round Robin trong Python servers = ["server1", "server2", "server3"] i = 0 def get_server(): global i server = servers[i % len(servers)] i += 1 return server # Mỗi lần gọi get_server() sẽ trả về máy chủ tiếp theo trong chuỗi print(get_server()) # Đầu ra: server1 print(get_server()) # Đầu ra: server2
-
Kết nối ít nhất: Hướng lưu lượng đến máy chủ có ít kết nối hoạt động nhất, đặc biệt hữu ích khi các máy chủ có khả năng xử lý khác nhau.
-
Băm IP: Định tuyến các yêu cầu dựa trên địa chỉ IP của máy khách, đảm bảo rằng người dùng luôn kết nối với cùng một máy chủ, điều này có thể quan trọng đối với việc duy trì phiên.
2. Giám sát sức khỏe
Các bộ cân bằng tải liên tục theo dõi sức khỏe của các máy chủ trong nhóm bằng cách gửi các kiểm tra sức khỏe định kỳ để xác định xem máy chủ có hoạt động hay không. Nếu một máy chủ không phản hồi hoặc bị coi là không khỏe, bộ cân bằng tải sẽ tự động chuyển hướng lưu lượng đến các máy chủ khỏe mạnh khác, đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn.
3. Điều chỉnh quy mô tài nguyên
Trong những thời điểm lưu lượng truy cập cao điểm, chẳng hạn như bán hàng lễ hội hoặc các sự kiện lớn, điều quan trọng là các ứng dụng phải điều chỉnh quy mô tài nguyên để xử lý nhu cầu gia tăng. Các bộ cân bằng tải tạo điều kiện thuận lợi cho điều này bằng cách phân phối lưu lượng truy cập trên các tài nguyên có sẵn và có thể hoạt động cùng với các công nghệ điều chỉnh quy mô tự động.
Bạn đang tìm kiếm một giải pháp hiệu quả để quản lý việc trích xuất dữ liệu web mà không gặp rắc rối? API Scrapeless đơn giản hóa quy trình với các tính năng như cân bằng tải liền mạch, xử lý CAPTCHA và điều hướng nội dung động — tất cả đều với thiết lập tối thiểu.
Hãy thử API Scrapeless miễn phí và khám phá cách nó có thể hợp lý hóa việc thu thập dữ liệu của bạn trong khi giảm chi phí.
Ví dụ, AWS Auto Scaling có thể tự động khởi chạy thêm các phiên bản khi nhu cầu tăng lên. Tìm hiểu thêm về AWS Auto Scaling tại đây.
4. Duy trì phiên
Trong nhiều ứng dụng web, việc duy trì phiên người dùng là rất quan trọng. Các bộ cân bằng tải có thể thực hiện duy trì phiên (hoặc phiên dính) để đảm bảo rằng người dùng được chuyển hướng đến cùng một máy chủ trong suốt phiên của họ. Điều này đạt được thông qua các kỹ thuật như cookie hoặc trình xác định phiên, cho phép trải nghiệm người dùng liền mạch ngay cả khi có nhiều máy chủ tham gia.
javascript
// Ví dụ: Đặt cookie phiên cho phiên dính
// Trong một ứng dụng web điển hình, bạn có thể sử dụng ID phiên để hướng người dùng đến cùng một máy chủ
const sessionCookie = document.cookie.replace(
/(?:(?:^|.*;\s*)session_id\s*\=\s*([^;]*).*$)|^.*$/,
"$1"
);
5. Kết thúc SSL
Các bộ cân bằng tải cũng có thể xử lý kết thúc SSL, điều này sẽ chuyển giao quy trình tốn nhiều tài nguyên về việc mã hóa và giải mã lưu lượng SSL/TLS khỏi các máy chủ phía sau. Bằng cách quản lý SSL ở cấp độ bộ cân bằng tải, các máy chủ có thể tập trung vào xử lý các yêu cầu ứng dụng hiệu quả hơn, cải thiện hiệu suất tổng thể.
Lợi ích của cân bằng tải
Thực hiện cân bằng tải mang lại một số lợi thế đáng kể:
- Hiệu suất được cải thiện: Bằng cách phân phối khối lượng công việc đều đặn, các ứng dụng có thể xử lý nhiều lưu lượng truy cập hơn với thời gian phản hồi thấp hơn.
- Khả năng sử dụng cao: Các bộ cân bằng tải giúp ngăn chặn thời gian chết bằng cách chuyển hướng lưu lượng truy cập khỏi các máy chủ bị lỗi, đảm bảo các dịch vụ vẫn hoạt động.
- Khả năng mở rộng: Các tổ chức có thể dễ dàng thêm hoặc xóa các máy chủ khỏi nhóm dựa trên nhu cầu, cho phép quản lý tài nguyên hiệu quả.
- Bảo mật được tăng cường: Các bộ cân bằng tải có thể đóng vai trò là lá chắn cho các máy chủ phía sau, hấp thụ các đột biến lưu lượng truy cập và cung cấp thêm một lớp bảo mật.
Kết luận
Cân bằng tải là một thành phần quan trọng trong kiến trúc của các ứng dụng web hiện đại, đảm bảo rằng chúng duy trì hiệu suất và độ tin cậy dưới các tải khác nhau. Bằng cách phân phối lưu lượng truy cập một cách hiệu quả, theo dõi sức khỏe của máy chủ và tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều chỉnh quy mô tài nguyên, các bộ cân bằng tải đóng vai trò thiết yếu trong việc nâng cao trải nghiệm người dùng và duy trì khả năng sử dụng của ứng dụng.
Tại Scrapeless, chúng tôi chỉ truy cập dữ liệu có sẵn công khai trong khi tuân thủ nghiêm ngặt các luật, quy định hiện hành và chính sách bảo mật của trang web. Nội dung trong blog này chỉ nhằm mục đích trình diễn và không liên quan đến bất kỳ hoạt động bất hợp pháp hoặc vi phạm nào. Chúng tôi không đảm bảo và từ chối mọi trách nhiệm pháp lý đối với việc sử dụng thông tin từ blog này hoặc các liên kết của bên thứ ba. Trước khi tham gia vào bất kỳ hoạt động thu thập dữ liệu nào, hãy tham khảo ý kiến cố vấn pháp lý của bạn và xem lại các điều khoản dịch vụ của trang web mục tiêu hoặc có được các quyền cần thiết.