Tiểu luận môn quản trị mạng LOAD BALANCING CLUSTER

ĐẠITRƯỜNG HỌC QUỐC GIA TP AN HỒ GIANG CHÍ MINH ĐẠI HỌC TRƯỜNG ĐẠINGHỆ HỌC AN GIANG KHOA CÔNG THÔNG TIN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN QUẢN TRỊ MẠNG LOAD BALANCING & CLUSTER LOAD BALANCING & CLUSTER Giảng viên hướng dẫn: Lê Hoàng Anh Sinh viên thực hiện: Võ Hồng Ngọc DTH185328 Nguyễn Huỳnh Lợi DTH185461 Trương Thị Ngọc Hân DTH185264 AN GIANG, THÁNG 12 NĂM 2020 Tieu luan TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA CÔNG NGHỆ THƠNG TIN Tiểu luận mơn Quản trị mạng LOAD BALANCING & CLUSTER Giảng viên hướng dẫn: Lê Hoàng Anh Sinh viên thực hiện: Võ Hồng DTH185328 Nguyễn Huỳnh DTH185461 Trương Thị Ngọc DTH185264 Tieu luan Ngọc Lợi Hân BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC Tên Võ Hồng Ngọc Nguyễn Huỳnh Lợi Trương Thị Ngọc Hân Lớp DH19TH2 DH19TH2 DH19TH2 MSSV DTH185328 DTH185461 DTH185264 Tieu luan Phân công Word 20%, demo 50% Word 40%, demo 25% Word 40%, demo 25% MỤC LỤC Nội dung Trang Lời mở đầu -3 Các ký hiệu chữ viết tắt Danh mục hình Phần 1: Tổng quan I Load Balancing - Load Balancing Lợi ích Load Balancing Các giao thức - Health Checks Các thuật toán Cách Load Balancing xử lý trạng thái 10 Load Balancer dự phòng -10 II Cluster 11 Cluster – Nghĩa từ Cluster -11 Phân loại Cluster -12 Các loại Cluster máy tính -12 Ưu điểm việc dùng Cluster 13 Thiết kế Cluster 13 Tính mở Cluster -14 Phần 2: Cài đặt 16 I Network Load Balancing 16 Yêu cầu -16 Cài đặt cấu hình Network Load Balancing 16 Kiểm tra kết -21 II Failover Clustering -22 Yêu cầu -22 Cài đặt cấu hình Failover Clustering -22 Phần 3: Các tài liệu tham khảo -25 Phần 4: Kết luận 25 Tieu luan LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, xã hội ngày đại với phát triển vượt bậc công nghệ điện tử mạng xã hội Chúng ta thường xuyên tiếp cận thiết bị điện tử mạng xã hội internet để phục vụ nhu cầu giải trí làm việc học tập Nó giúp ta kết nối với bạn bè, người thân thông qua mạng xã hội như: Facebook, Twitter, Google+,… Nhờ có mạng xã hội mà bạn giao tiếp với người nơi giới từ giúp cho ta xây dựng mối quan hệ tốt đẹp Nó kho chứa đựng kiến thức khổng lồ Có thể giúp cho tìm kiếm thơng tin, tư liệu nhanh chóng dễ dàng, cập nhật tin tức dù hay cũ Chúng ta tìm kiếm vấn đề mà ta quan tâm cách tiềm kiếm Google có nhiều trang web chứa đựng thông tin liên quan Không kênh PR công ty, doanh nghiệp vô hiệu quả, đem lại nhiều lợi ích cho cơng ty, doanh nghiệp tìm kiếm khách hàng tiềm hay hợp đồng làm ăn nhiều người biết đến mở rộng không gian kinh doanh Quan trọng nhu cầu làm việc liên quan đến máy tính ngày nhiều nên đặc biệt trọng vào tính tiện ích mà hệ thống máy tính mang lại Bên cạnh nhiều tiện ích mà đem cịn vấn đề cần phải giải người dùng kết nối trực tiếp đến web server, web server gặp vấn đề, người dùng truy cập vào website Ngồi ra, có nhiều người dùng cố gắng truy cập vào server cùng lúc xảy q tải, khơng kịp xử lí, khiến thời gian tải website chậm kết nối bị gián đoạn Hay server riêng lẻ kết nối với đồng thời hoạt động lại hệ thống Do đó, ta thêm vào load balacing & cluster để khắc phục hạn chế Vì lý nên chúng em định lựa chọn đề tài đồ án lần Load balancing & Cluster Tieu luan CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT HĐH – Hệ điều hành GPU – Graphics Processing Unit: Bộ xử lý đồ họa UDP – User Datagram Protocol: Một giao thức cốt lõi giao thức TCP/IP SSL – Secure Sockets Layer: Một tiêu chuẩn an ninh cơng nghệ tồn cầu tạo liên kết máy chủ web trình duyệt DNS – Domain Name System: Hệ thống phân giải tên miền IAAS – Infrastructure As A Service PAAS – Platform As A Service TCP – Transmission Control Protocol WRR – Weighted Round Robin DRR – Dynamic Round Robin Tieu luan DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1.1 Khơng có Load Balancing 1.2 Load Balancing xử lý trạng thái 10 1.3 Load Balancer dự phịng 10 1.4 Mơ hình Cluster 12 2.1 – 2.11 Các bước cài đặt Network Load Balancing 2.12 – 2.13 Kiểm tra kết 2.14 – 2.20 Các bước cài đặt Failover Cluster Tieu luan 16 – 20 21 22 – 25 PHẦN 1: TỔNG QUAN I LOAD BALANCING Load balancing - Load Balancing hay “Cân tải” tính quan trọng với nhà phát triển, lập trình mạng - Để dễ hình dung, bạn thường gặp trường hợp dùng Internet: Truy cập vào website yourdomain.com kết nối trực tiếp khơng có Load Balancing nào? Rất khơng kịp xử lý, tải chậm, chí khơng kết nối máy chủ down Trường hợp xảy có q nhiều người lúc truy cập, ứng dụng, … Và lúc mà Load Balancing thể vai trò - Khi máy chủ down khơng thể xử lý, một Load Balancer sẽ bổ sung Người dùng truy cập vào load balancer Tiếp tục chuyển đến máy chủ khác để thực tác vụ Dù máy chủ bị down nghẽn tất u cầu người dùng giải Lợi ích load balancing (Hình 1.1 – Khơng có Load Balancing) Khơng có Load Balancing dễ gặp vấn để bảo mật - Uptime: Với Load Balancing, máy chủ gặp cố, lưu lượng truy cập tự động chuyển đến máy chủ cịn lại Nhờ đó, hầu hết trường hợp, cố bất ngờ phát xử lý kịp thời, không làm gián đoạn truy cập người dùng - Datacenter linh hoạt: Tieu luan Khả linh hoạt việc điều phối máy chủ ưu điểm khác Load Balancing Tự động điều phối máy chủ cũ để xử lý yêu cầu dịch vụ mà không làm gián đoạn hoạt động chung hệ thống - Bảo mật cho Datacenter: Bằng cách sử dụng Load Balancing, yêu cầu từ người dùng tiếp nhận xử lý trước phân chia đến máy chủ Đồng thời, q trình phản hồi thơng qua Load Balancing, ngăn cản việc người dùng giao tiếp trực tiếp với máy chủ, ẩn thông tin cấu trúc mạng nội bộ, từ chặn đứng công mạng hay truy cập trái phép… Các giao thức mà Load Balancing xử lý UDP Load Balancer cung cấp độ trễ thấp cho ứng dụng trực tuyến Có loại giao thức mà quản trị Load Balancer có thể tạo quy định chuyển tiếp: - HTTP: dựa chế HTTP chuẩn, HTTP Balancing đưa yêu cầu tác vụ Load Balancer đặt X-Forwarded-For, X-Forwarded-Proto tiêu đề X-Forwarded-Port cung cấp thông tin backends yêu cầu ban đầu - HTTPS: chức tương tự HTTP Balancing HTTPS Balancing bổ sung mã hóa xử lý cách: passthrough SSL trì mã hóa tất đường đến backend hoặc: chấm dứt SSL, đặt gánh nặng giải mã vào load balancer gửi lưu lượng mã hóa đến backend - TCP: số trường hợp ứng dụng không sử dụng giao thức HTTP HTTPS, TCP giải pháp để cân lưu lượng Cụ thể, có lượng truy cập vào cụm sở liệu, TCP giúp lan truyền lưu lượng tất máy chủ - UDP: thời gian gần đây, Load Balancer bổ sung thêm hỗ trợ cho cân tải giao thức internet lõi DNS syslogd sử dụng UDP Các quy tắc chuyển tiếp xác định loại giao thức cổng vào Load Balancer để di chuyển đến giao thức Cổng Load Balancer lúc sử dụng để định tuyến lưu lượng backend Health Checks Có thể hiểu cách đơn giản, Health Checks việc kiểm tra tình trạng Backend Server Bằng cách kết nối đến Backend Server dùng giao thức cổng Tieu luan định nghĩa quy tắc chuyển tiếp, đảm bảo máy chủ hoạt động ổn định Trong trường hợp máy chủ không hoạt động, Health Checks loại chúng khỏi vùng chứa Điều đồng nghĩa với việc request không chuyển tiếp đến máy chủ chúng vượt qua “Bài kiểm tra” Health Checks sau.  Qua q trình này, Load Balancing có thể chuyển tiếp trực tiếp lưu lượng đến Backend Server thật hoạt động nhằm giải tác vụ người dùng Các thuật tốn Load Balancing Tùy thuộc cơng nghệ Load Balancing mà thuật toán khác sử dụng để định tình trạng máy chủ có hoạt động hay khơng Có loại thuật tốn thường thấy là: + Round Robin + Weighted Round Robin + Dynamic Round Robin + Fastest + Least Connections - Thuật toán Load Balancing – Round Robin Round Robin là thuật tốn lựa chọn máy chủ theo trình tự Theo đó, Load Balancer bắt đầu từ máy chủ số danh sách ứng với yêu cầu Tiếp đó, di chuyển dần xuống danh sách theo thứ tự bắt đầu lại đầu trang đến máy chủ cuối Nhược điểm thuật toán Load Balancing – Round Robin Khi có u cầu liên tục từ phía người dùng gửi vào server khác Điều làm tốn thời gian tạo thêm kết nối với server thứ server thứ trả lời thơng tin mà người dùng cần Để giải điều này, round robin thường cài đặt với phương pháp trì session sử dụng cookie - Thuật tốn Load Balancing – Weighted Round Robin Tương tự kỹ thuật Round Robin WRR cịn có khả xử lý theo cấu hình server đích Mỗi máy chủ đánh giá số nguyên (Giá trị trọng số Weight – mặc định giá trị 1) Một server có khả xử lý gấp đơi Tieu luan 12 – Một cụm máy tính định nghĩa việc bổ sung quy trình để cung cấp xử lý quy mô lớn để giảm thời gian chết dung lượng lưu trữ lớn so với máy trạm máy tính để bàn khác – Một số ứng dụng quan trọng Máy tính cụm Cơng cụ tìm kiếm Google, Mơ động đất, Dự báo thời tiết… Phân loại cluster Cụm phân thành hai loại Open Cluster Close Cluster a Open Cluster: – Tất node Open Cluster IP cần thiết truy cập thông qua internet / web, điều gây nhiều lo ngại bảo mật b Close Cluster: – Mặt khác, Đóng cụm ẩn đằng sau node cổng cung cấp bảo mật tốt Các loại cluster máy tính (Hình 1.4 – Mơ hình Cluster) a Load-balancing clusters (Cụm cân tải): – Đúng tên gọi, hệ thống sử dụng để phân phối khối lượng công việc nhiều máy tính – Hệ thống phân phối tải xử lý tốt cụm máy tính b High availability (HA) clusters (Cụm khả dụng cao (HA)): – Đây nhóm máy tính sử dụng nhằm mục tích tăng đáng tin cậy cho hoạt động dự phịng trường hợp lỗi node cụm máy tính Tieu luan 13 c High performance (cụm hiệu cao (HP)): – Phương pháp mạng máy tính sử dụng siêu máy tính cụm máy tính để giải vấn đề tính tốn nâng cao Ưu điểm việc dùng cluster a Hiệu chi phí: – Trong cụm máy tính hiệu chi phí tỷ lệ chi phí so với đầu – Đó nhóm kết nối máy tính với cụm máy tính rẻ nhiều so với máy tính lớn b Tốc độ xử lý: – Tốc độ xử lý cụm máy tính giống máy tính lớn c Khả mở rộng: – Lợi ích tốt cụm máy tính mở rộng dễ dàng cách thêm máy trạm để bàn bổ sung vào hệ thống d Tính sẵn có: – Nếu node bị lỗi cụm máy tính, node khác cụm tiếp tục cung cấp xử lý khơng bị gián đoạn – Cấu hình cluster, vấn đề việc thiết kế cluster mức độ liên kết chặt chẽ node riêng lẻ Thiết kế cluster có giống thiết kế máy tính thơng thường – Các máy tính thứ cấp thường có phiên riêng hệ điều hành, nhớ cục dung lượng ổ cứng – Do sức mạnh máy tính ngày tăng hệ máy chơi game, cách sử dụng xuất chúng chuyển thành cụm máy tính hiệu cao – Một số ví dụ Cluster điều khiển trò chơi Cluster Sony PlayStation Cluster Microsoft Xbox Một ví dụ khác sản phẩm trị chơi tiêu dùng Siêu máy tính cá nhân Nvidia Tesla, sử dụng nhiều chip xử lý tăng tốc đồ họa – Bên cạnh máy chơi game, card đồ họa cao cấp sử dụng thay Việc sử dụng card đồ họa (hay GPU) để thực tính tốn cho điện tốn lưới tiết kiệm nhiều so với sử dụng CPU, xác – Tuy nhiên, sử dụng giá trị độ xác kép, chúng trở nên xác để hoạt động CPU tốn chi phí mua hàng Tieu luan 14 – Các cụm máy tính có lịch sử chạy máy tính vật lý riêng biệt có hệ điều hành – Với đời ảo hóa máy tính, nút cluster chạy máy tính vật lý riêng biệt với hệ điều hành khác vẽ với lớp ảo hóa để thứ mơ giống – Cluster ảo hóa cấu hình khác bảo trì diễn Tính mở cluster Một vấn đề mà nhà đầu tư xây dựng hệ thống cần quan tâm khả mở rộng hệ thống Clustering: – Tuỳ theo yêu cầu cụ thể cluster cần phải thêm máy chủ vào Cluster, thêm CPU RAM cho máy chủ để tăng khả – đảm nhận công việc cho máy chủ có a u cầu tính sẵn sàng cao (High availability) – Các tài nguyên mạng phải sẵn sàng khả cao để cung cấp phục vụ người dùng cuối giảm thiểu ngưng hoạt động hệ thống ý muốn b Yêu cầu độ tin cậy cao (Reliability) – Độ tin cậy cao cluster hiểu khả giảm thiểu tần số xảy cố, nâng cao khả chịu đựng sai sót hệ thống c Yêu cầu khả mở rộng (Scalability) – Hệ thống phải có khả dễ dàng cho việc nâng cấp, mở rộng tương lai d Việc nâng cấp mở rộng bao hàm việc thêm thiết bị – Máy tính vào hệ thống để nâng cao chất lượng dịch vụ, việc thêm số lượng người dùng, thêm ứng dụng, dịch vụ thêm tài nguyên mạng khác Note: – Cũng cần ý hiệu hoạt động hệ thống Clustering phụ thuộc vào tương thích ứng dụng dịch vụ, phần cứng phần mềm – Ta triển khai cluster hay network load balancing node sử dụng hệ điều hành (HĐH) khác HĐH có hỗ trợ hay khơng Tieu luan 15 – Ngồi ra, kỹ thuật clustering khơng thể chống lại cố xảy virus, sai sót phần mềm hay sai sót người sử dụng – Để chống lại cố cần xây dựng sở liệu bảo vệ chắn có kế hoạch khơi phục, backup liệu * Sự khác nhau: Network Load Balancing  Các Node lưu trữ nơi, lưu trữ riêng biệt  Cân tải Transmission Control Protocol (TCP) User Datagram Protocol (UDP) lưu lượng truy cập  Không cần phần cứng chuyên dụng (chú ý Card mạng)  Thường dùng cho máy chủ Web, Máy chủ ISA, Máy chủ VPS, Máy chủ Media, Máy chủ, Máy chủ Teminal, di động,  Chạy chế độ Active Cluster  Các Node lưu trữ nơi  Failover failback ứng dụng  Phải dùng thiết bị lưu trữ chuyên dụng đắt tiền kiểu SCSI, Fibre Chanel, Seria Attach SCSI, ISCSI  Thường chạy cho máy chủ MS SQL Server, MS Exchange Server, File Server,  Chạy chế độ Active Passive Tieu luan 16 PHẦN 2: CÀI ĐẶT I NETWORK LOAD BALANCING Yêu cầu Có máy server 2012 Cả kết nối domain doan.com, tắt tường lửa, ping máy thành công  Server 1: Tên Win2012_1 Dùng để kiểm tra kết quả, cần cài DNS, địa IP   192.18.18.1 Server 2: Tên Win2012_2 Cần cài IIS, Load Balancing, lưu file test index.html thư mục C:\users\Web2\index.html, địa IP 192.18.18.2 Server 3: Tên Win2012_3 Cần cài IIS, Load Balancing, lưu file test index.html thư mục C:\users\Web3\index.html, địa IP 192.18.18.3 Cài đặt cấu hình Network Load Balancing Bước 1: Trong giao diện Server Manager, chọn Manage, chọn Add Roles and Features (Hình 2.1) Bước 2: Bảng Add Roles and Features Wizard xuất Ở Before You Begin chọn Next (Hình 2.2) Tieu luan 17 Tieu luan 18 Bước Ở Server Roles, chọn Web Server (IIS) (Hình 2.3) Bước 4: Ở Features chọn Network Load Balancing (Hình 2.4) Bước 5: Ở Confirmation chọn install (Hình 2.5) Tieu luan 19 Bước 6: Mở Network Load Balancing Manager server Click chuột phải vào Network Load Balancing Clusters, chọn New Cluster Hộp thoại New Cluster: Connect xuất hiện, nhập điạ ip server 192.18.18.3 vào, click Connect, click Next (Hình 2.6) Bước 7: Click Add, hộp thoại Add IP Address xuất hiện, nhập TPv4 address 192.18.18.50 Subnet mask 255.255.255.0, click OK, click Next (Hình 2.7) Tieu luan 20 Bước 8: Gõ tên Full Internet name www.doan.com, click Next (Hình 2.8) Bước 9: Click Edit, chỉnh Port from 80 to 80, chọn None bên Click OK, Finish (Hình 2.9) Tieu luan 21 Bước 10: Click chuột phải vào www.doan.com (192.18.18.50), hộp thoại Add Host to Cluster: Connect xuất Nhập địa ip server 192.18.18.2, click Connect, click Next, click Finish (Hình 2.10) Giao diện sau hồn thành cấu hình Network Load Balancing: (Hình 2.11) Tieu luan 22 Kiểm tra kết Vào server 1, gõ địa 192.18.18.50 Hiện lên web server  Vậy server hoạt động, ưu tiên chạy server (Hình 2.12) Vào server tắt mạng Quay lại server gõ địa 192.18.18.50 Trình duyệt web lên web server (Hình 2.13) Tieu luan 23 II FAILOVER CLUSTERING Yêu cầu Có máy server 2012 Cả kết nối domain doan.com  Server 1: Tên Win2012_1 Cần cài Failover Clustering, địa IP 192.18.18.1  Server 2: Tên Win2012_2 Địa IP 192.18.18.2 Cài đặt failover clustering Bước 1: Ở Add Roles and Features Wizard, giao diện Features, chọn Failover Clustering (Hình 2.14) Bước 2: Sau cài đặt hoàn tất, vào Tools, mở Failover Cluster Manager (Hình 2.15) Tieu luan 24 Bước 3: Chọn Create Cluster, hộp thoại Create Cluster Wizard xuất hiện, giao diện Select Servers, chọn Browse…, nhập server WIN2012_1 Check Names, Tương tự vậy, nhập thêm server WIN2012_2, Check Names, click OK (Hình 2.16) Bước 4: Ở Validation Warning, để mặc định Yes để thực trình kiểm tra xem server đạt yêu cầu để tạo cluster hay chưa (Hình 2.17) Tieu luan 25 Bước 5: Ở Testing Options, để mặc định Run all tests, kiểm tra thơng tin Confimation Nếu khơng có vấn đề click Next, Finish để hồn tất (Hình 2.18) Bước 6: Ở Access Point for Administrating the Cluster, nhập tên cluster WIN2012-CLUSTER ô Cluster Name, nhập địa IP ảo 192.18.18.100 mà người dùng kết nối tới (Hình 2.19) Tieu luan 26 Bước 7: Kiểm tra thơng tin Confimation, click Next, Finish để hồn tất (Hình 2.20) PHẦN 3: CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Các trang web tham khảo https://users.soict.hust.edu.vn/vannk/WrittingThesis/Intro_Thesis_VoDuyPho.pdf https://www.asking.asia/question/load-balancing-la-gi/ https://www.wtstats.info/cluster-la-gi/ http://www.nhatnghe.com/forum/showthread.php?t=18800 http://www.nhatnghe.com/forum/showthread.php?t=27459 http://www.nhatnghe.com/forum/showthread.php?t=26259 http://www.nhatnghe.com/forum/showthread.php?t=44387 http://msopenlab.com/index.php?optio ogy&Itemid=392 https://www.youtube.com/watch?v=4AAThZ20KcQ&t=99s PHẦN 4: KẾT LUẬN Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế nhóm, đồ án khơng thể tránh thiếu sót Nhóm chúng em mong nhận nhận xét đóng góp ý kiến thầy để đồ án chúng em hồn thiện Tieu luan ...TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Tiểu luận môn Quản trị mạng LOAD BALANCING & CLUSTER Giảng viên hướng dẫn: Lê Hoàng Anh Sinh viên thực hiện: Võ Hồng DTH185328... vẽ Trang 1.1 Khơng có Load Balancing 1.2 Load Balancing xử lý trạng thái 10 1.3 Load Balancer dự phịng 10 1.4 Mơ hình Cluster 12 2.1 – 2.11 Các bước cài đặt Network Load Balancing 2.12 – 2.13... đặt Failover Cluster Tieu luan 16 – 20 21 22 – 25 PHẦN 1: TỔNG QUAN I LOAD BALANCING Load balancing - Load Balancing? ?hay “Cân tải” tính quan trọng với nhà phát triển, lập trình mạng - Để dễ hình