Công nghệ cân bằng tải server

LỜI CẢM ƠN .3 DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .5 MỞ ĐẦU .6 CHƯƠNG 1: CẤU TRÚC MẠNG .7 1.1 Định nghĩa mạng máy tính 1.2 Kiến trúc mạng máy tính .8 1.2.1 Topo mạng 1.2.2 Giao thức mạng .9 1.3 Phân loại mạng máy tính 10 1.3.1 Mạng cục (Local Area Networks - LAN) .10 1.3.2 Mạng diện rộng (Wide Area Networks - WAN) 11 1.3.3 Mạng đô thị (MAN) 12 1.3.4 Mạng lưu trữ (SAN) 13 1.3.5 Mạng riêng ảo (VPN) 13 1.4 Mơ hình OSI 14 1.5 Mơ hình OSI với hệ thống cân tải .15 CHƯƠNG 2: 17 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÂN BẰNG TẢI SERVER 17 2.1 Tại phải xây dựng hệ thống cân tải? 17 2.1.1.So sánh hệ thống cân tải hệ thống thông thường 18 2.2.Các giải pháp chia tải giới .19 2.2.2 Chia tải nhờ proxy 20 2.2.3 Chia tải nhờ thiết bị chia kết nối 20 2.3 Các thành phần SLB .21 2.3.1 Chức thành phần SLB 21 2.3.3 Hoạt động hệ thống cân tải server .30 2.3.4 Kiến trúc hệ thống cân tải 31 2.3.5 Phân phối lưu lượng SLB 33 2.3.6 Thuật toán cân tải .38 2.3.7 Quá trình hội tụ SLB 39 2.3.7 Hiệu suất SLB 40 CHƯƠNG 3: 42 TRIỂN KHAI VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG .42 SERVER LOAD BALANCING 42 3.1 Giải pháp SLB dựa luân chuyển vòng DNS .42 3.2 Đánh giá SLB dựa luân chuyển vòng DNS 44 3.2.1 Ưu điểm phương pháp luân chuyển vòng DNS 44 3.2.2 Nhược điểm phương pháp .44 3.3 Demo giải pháp SLB dựa DNS round robin .46 Cân tải máy chủ web 46 KẾT LUẬN 49 Tài liệu tham khảo .50 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Kim Giao người trực tiếp hướng dẫn có lời góp ý, nhiều tài liệu bổ ích để luận văn hồn thành Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa điện tử viễn thông tạo điều kiện học tập nghiên cứu năm học tập vừa qua Xin chân thành cảm ơn bạn bè đồng nghiệp, bạn học lớp có lời động viên quý báu suốt thời gian thực luận văn Lời cuối, em muốn gửi lời biết ơn sâu sắc tới gia đình em Gia đình ln nguồn động viên tinh thần cổ vũ lớn lao, động lực giúp em thành công học tập, công việc sống Hà nội, tháng 05 năm 2008 Dương Ngọc Thắng DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT SLB Server load blancing Cân tải máy chủ NLB Network load blancing Cân tải mạng DNS Domain Name System Hệ thống tên miền DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Một mơ hình liên kết máy tính mạng Hình 1.2: Hình ảnh mạng LAN 11 Hình 1.3: Hình ảnh mạng WAN 12 Hình 1.4: Hình ảnh mạng MAN 12 Hình 1.5: Hình ảnh mạng SAN 13 Hình 1.6: Hình ảnh mạng VPN 14 Hình 1.7: Mơ hình tầng OSI .16 Hình 2.1: Kịch Active – Standby 23 Hình 2.2: Hoạt động kịch Active - Standby 24 Hình 2.3: Kịch Active-Active .25 Hình 2.4: Hoạt động kịch Active-Active .25 Hình 2.5: Hoạt động VRRP 26 Hình 2.6 Mơ tả Colocation 29 Hình 2.7: Hệ thống SLB đơn giản .31 Hình 2.8: Hành trình gói liệu 33 MỞ ĐẦU Công nghệ mạng hệ thống máy chủ ngày có bước phát triển vượt bậc Nhờ đáp ứng ứng dụng thương mại rộng lớn giao dịch tài chính, hệ thống sở liệu, hệ thống web server, ứng dụng truyền media… Các ứng dụng có tần suất sử dụng cao, yêu cầu hoạt động liên tục Do vậy, hệ thống mạng phải có khả mở rộng tối ưu để đáp ứng lượng lớn yêu cầu ngày tăng người dùng mà không gây độ trễ không mong muốn Một xu hướng lựa chọn hệ thống mạng ngày phân tán tính tốn hệ thống vật lý khác Các hệ thống vật lý khác quy mơ chức Chúng thường bao gồm các máy trạm, máy tính mini hệ thống máy tính đa lớn Các hệ thống thường gọi nút Sự nghiên cứu hệ thống mạng phân tán bao gồm nhiều lĩnh vực như: Mạng truyền thông, hệ điều hành phân tán, sở liệu phân tán, lý thuyết hệ thống song song phân tán, cấu trúc nối mạng, độ tin cậy khả chịu lỗi, hệ thống phân tán thời gian thực, khả gỡ lỗi phân tán ứng dụng phân tán Như hệ thống mạng phân tán bao gồm mạng vật lý, nút phần mềm điều khiển Có lý để xây dựng hệ thống mạng phân tán, là: chia sẻ tài nguyên, cải tiến tối ưu, độ tin cậy, khả truyền thông độ khả mở Một vấn đề thú vị hệ thống mạng phân tán cải tiến tối ưu hệ thống thông qua cân tải nút hay máy chủ Với lý trên, em lựa chọn đề tài luận văn tốt nghiệp “Công nghệ cân tải server” Đây vấn đề quan trọng việc thiết kế hệ thống mạng, trung tâm tính tốn hiệu cao trung tâm liệu phục vụ cho ứng dụng lớn Nội dung nghiên cứu luận văn xây dựng sở kiến thức tiếp thu trình học tập, nghiên cứu trường đại học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội thời gian làm việc phòng phát triển hệ thống cơng ty máy tính Anh Đức Với thời gian nghiên cứu hạn hẹp, luận văn không tránh khỏi sai sót, em xin góp ý bảo quý thầy cô bạn CHƯƠNG 1: CẤU TRÚC MẠNG Sự kết hợp máy tính với hệ thống truyền thơng đặc biệt hệ thống viễn thông tạo chuyển biến có tính cách mạng vấn đề khai thác sử dụng hệ thống máy tính Mơ hình tập trung dựa máy tính lớn với phương thức khai thác theo lô thay mơ hình tổ chức mới, máy tính đơn lẻ kết hợp lại để thực công việc Một môi trường làm việc đà người dùng sử dụng tài nguyên phân tán hình thành cho phép nâng cao hiệu khai thác tài nguyên chung từ vị trí địa lý khác Các hệ thống gọi mạng máy tính Trong năm 70 kỉ 20, bắt đầu xuất khái niệm Mạng truyền thơng, thành phần nút mạng, gọi chuyển mạch dùng để chuyển thơng tin đến đích Các nút mạng nối với đường truyền vật lý cịn máy tính xủ lý thơng tin qua trạm Host trạm cuối kết nối trực tiếp vào nút mạng để cần sẵn sàng trao đổi thơng tin qua mạng 1.1 Định nghĩa mạng máy tính Mạng máy tính tập hợp máy tính nối với đường truyền theo cấu trúc thơng qua máy tính trao đổi thơng tin qua lại cho Đường truyền hệ thống thiết bị truyền dẫn có dây hay khơng dây dùng để chuyển tín hiệu điện tử từ máy tính đến máy tính khác Các tín hiệu điện tử biểu thị giá trị liệu dạng xung nhị phân (on - off) Tất tín hiệu truyền máy tính thuộc dạng sóng điện từ Tùy theo tần số sóng điện từ dùng đường truyền vật lý khác để truyền tín hiệu Ở đường truyền kết nối dây cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vơ tuyến Các đường truyền liệu tạo nên cấu trúc mạng Hai khái niệm đường truyền cấu trúc đặc trưng mạng máy tính Hình 1.1: Một mơ hình liên kết máy tính mạng Với trao đổi qua lại máy tính với máy tính khác phân biệt mạng máy tính với hệ thống thu phát chiều truyền hình, phát thơng tin từ vệ tinh xuống trạm thu thụ động có thơng tin chiều từ nơi phát đến nơi thu mà khơng quan tâm đến có nơi thu, có thu tốt hay khơng Đặc trưng đường truyền vật lý băng thông Băng thơng đường chuyền độ đo phạm vi tần số mà đáp ứng Tốc độ truyền liệu đường truyền gọi thông lượng đường truyền thường tính số lượng bit truyền giây (Bps) 1.2 Kiến trúc mạng máy tính Kiến trúc mạng máy tính thể cách nối máy tính với tập hợp quy ước mà tất thực thể tham gia truyền thông mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt Sự xếp vật lý đặc trưng thành phần mạng gọi hình trạng (topology) mạng Còn tập hợp quy tắc, qui ước truyền thông gọi giao thức mạng 1.2.1 Topo mạng Topo mạng xác định cấu trúc mạng Có hai kiểu topo mạng topo vật lý topo luận lý Topo vật lý: xác định thành phần mạng nối thực tế với Có dạng topo vật lý dùng phổ biến  Bus: dùng trục cáp đơn kết cuối hai đầu Tất host kết nối trực tiếp vào trục  Ring: kết nối host đến host host cuối lại kết nối với host đầu Từ tạo nên vịng trịn cáp vật lý  Star: Kết nối tất host đến điểm trung tâm  Start mở rộng: liên kết star riêng lại với cách nối hub switch với nhau, dạng có khả mở rộng phạm vi mức bao phủ mạng  Topo phân cấp: tương tự star mở rộng Tuy nhiên, thay liên kết hub hay switch với nhau, hệ thống liên kết đến máy tính kiểm sốt lưu lượng topo  Mesh: triển khai nhằn tăng cường mức bảo vệ nhiều tốt tình gián đoạn dịch vụ Việc sử dụng mesh hệ thống điều khiển nối thành mạng sở hạt nhân ví dụ điển hình Như thấy hình dưới, host có kết nối riêng đến tất host lại Mặc dù Internet có nhiều đường dẫn đến vị trí nào, khơng coi topo dạng lưới đầy đủ Topo luận lý: cách thức mà host truyền thơng xun qua mơi trường Có hai loại phổ biến topo luận lý broadcast token passing Broadcast có nghĩa đơn giản host truyền số liệu đến tất host mơi trường mạng Khơng có trật tự ưu tiên mà trạm phải tuân theo việc sử dụng mạng, mà hoạt động theo phương thức đến trước phục vụ trước Kiểu hoạt động hoạt động theo cách mạng Ethernet Token passing điều khiển truy nhập mạng cách chuyển thể điện cách đến host Mỗi host nhận thẻ lúc truyền số liệu lên mạng Nếu host khơng có số liệu để truyền chuyển thẻ điện đến host tiến trình lặp lại Hai mạng sử dụng token passing Token Ring FDDI Một biến thể khác Token Ring FDDI Arcnet Arcnet token passing topo dạng bus 1.2.2 Giao thức mạng Việc trao đổi thông tin cho dù đơn giản phải tuân theo quy tắc định Ngay hai người nói chuyện với muốn cho nói chuyện có kết hai người phải ngầm theo quy tắc Việc truyền tín hiệu mạng vậy, cần phải có quy tắc, quy ước nhiều mặt, từ khuôn dạng liệu thủ tục gửi nhận liệu, kiểm soát hiệu chất lượng truyền tin, xử lý lỗi cố Yêu cầu xử lý trao đổi thông tin người sử dụng cao quy tắc nhiều phức tạp Tập hợp tất quy tắc, quy ước gọi giao thức mạng 1.3 Phân loại mạng máy tính Do mạng máy tính phát triển khắp nơi với ứng dụng ngày đa dạng việc phân loại mạng máy tính việc phức tạp Người ta chia mạng máy tính theo khoảng cách địa lý làm loại: Mạng diện rộng,Mạng cục bộ, mạng đô thị, Mạng lưu trữ Mạng riêng ảo 1.3.1 Mạng cục (Local Area Networks - LAN) Mạng cục mạng thiết lập để liên kết máy tính khu vực tồ nhà, khu nhà Mạng LAN bao gồn thành phần sau:  Máy tính  Các card giao tiếp mạng  Các thiết bị ngoại vi  Đường truyền thiết lập mạng  Các thiết bị mạng LAN dùng kĩ thuật máy tính để chia sẻ tập tin máy in cục cách hiệu mở khả truyền thông nội Một vài công nghệ LAN phổ biến  Ethernet  Token Ring  FDDI