Nghiên cứu và triển khai ứng dụng kỹ thuật cân bằng tải trên microsoft windows server 2008

LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài :“Nghiên cứu triển khai kỹ thuật cân tải Microsoft windows server 2008” Nhân dịp này: Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy, cô giáo môn mạng truyền thông – khoa công nghệ thông tin- Đại học Công Nghệ Thông Tin Truyền Thông – Đại Học Thái Nguyên Cuối cùng, em xin gửi tới thầy giáo trực tiếp hướng dẫn em thực đồ án này: ThS Đinh Xuân Lâm lời cảm ơn chân thành sâu sắc Thầy tận tình bảo giúp đỡ em hoàn thành báo cáo Em xin chân thành cảm ơn !!! Thái nguyên, tháng 06 năm 2012 Sinh viên :Võ Thị Thu Trang LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan: Những nội dung báo cáo em thực hướng dẫn trực tiếp thầy giáo hướng dẫn :ThS Đinh Xuân Lâm Mọi tham khảo dùng báo cáo trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Thái nguyên, tháng 06 năm 2012 Sinh viên :Võ Thị Thu Trang MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại bùng nổ công nghệ thông tin nay, mạng máy tính đóng vai trò ngày quan trọng hoạt động doanh nghiệp, tổ chức quan nhà nước Thậm chí số đơn vị, chẳng hạn công ty hàng không ngân hàng lớn, mạng máy tính ví hệ thần kinh điều khiển hoạt động toàn doanh nghiệp Sự ngừng hoạt động mạng máy tính quan làm tê liệt hoạt động đơn vị, thiệt hại khó lường trước Trong mạng máy tính máy chủ đóng vai trò quan trọng toàn hệ thống mạng, trung tâm, nơi điều hành hoạt động toàn hệ thống mạng, máy chủ mạng hỏng, hoạt động hệ thống bị ngưng trệ Điều đáng tiếc dù hãng sản xuất cố gắng làm cách để nâng cao chất lượng thiết bị, hỏng hóc thiết bị mạng nói chung máy chủ nói riêng điều tránh khỏi Do vậy, vấn đề đặt cần có giải pháp để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt có cố xảy máy chủ mạng, công nghệ clustering (bó) câu trả lời cho vấn đề Đó lý thúc em tìm hiểu kĩ thuật cân tải ứng dụng Window Server Đó nội dung đề tài em lựa chọn là: ”NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI KỸ THUẬT CÂN BẰNG TẢI TRÊN MICROSOFT WINDOWS SERVER 2008 ” Cấu trúc đồ án tốt nghiệp em bao gồm nội dung sau: - CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CLUSTERING VÀ LOAD BALANCING - CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CLUSTERING VÀ LOAD BALANCING - CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG NETWORK LOAD BALANCING Dưới hướng dẫn thầy giáo Th.S Đinh Xuân Lâm qua thời gian nghiên cứu, tìm hiểu em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Do thời gian có hạn, vốn kiến thức hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót khuyết điểm câu chữ Em mong nhận đóng góp quý báu thầy cô để đồ án em hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Đinh Xuân Lâm, thầy cô khoa CNTT - Đại Học Công Nghệ Thông Tin Truyền Thông bạn giúp đỡ em hoàn thành đồ án Sinh viên thực Võ Thị Thu Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CLUSTERING VÀ NETWORK LOAD BALANCING 1.1Tổng quan đề tài 1.1.1 Mục tiêu đề tài Ngày dịch vụ sử dụng internet ngày lớn server trở lên tải việc đưa giải pháp hiệu việc chọn server có cấu hình cao việc cần thiết để tiết kiệm chi phí đầu tư Kĩ thuật cân tải giải pháp cho vấn đề Đề tài nhằm mục tiêu nghiên cứu định nghĩa cân tải, cách thức hoạt động kiến trúc công nghệ clustering load balancing xây dựng chương trình mô ứng dụng kĩ thuật cân tải window Server Trong trình tìm hiểu thực đề tài, em cố gắng thiếu sót, em mong nhận bảo, góp ý thông cảm thầy cô giáo, để em có hội tiếp tục nghiên cứu sâu phát triển đề tài 1.1.2 Ý nghĩa đề tài Hiện nay, nhu cầu truy nhập mạng bùng nổ, server cung cấp dịch vụ trở nên tải Việc lựa chọn server đơn lẻ có cấu hình cực mạnh để đáp ứng nhu cầu kéo theo chi phí đầu tư lớn Giải pháp hiệu đưa sử dụng nhóm server thực chức điều khiển công cụ phân phối tải - Giải pháp cân tải Có nhiều hãng đưa giải pháp cân tải Cisco, Coyote Point, Sun Microsystems với nhiều tính nóng phong phú Tuy nhiên, bản, nguyên tắc cân tải xuất phát từ quan điểm kỹ thuật tương đồng Giới thiệu Hiện nay, nhu cầu truy nhập mạng bùng nổ, server cung cấp dịch vụ trở nên tải Việc lựa chọn server đơn lẻ có cấu hình cực mạnh để đáp ứng nhu cầu kéo theo chi phí đầu tư lớn Giải pháp hiệu đưa sử dụng nhóm server thực chức nǎng điều khiển công cụ phân phối tải - Giải pháp cân tải Có nhiều hãng đưa giải pháp cân tải Cisco, Coyote Point, Sun Microsystems với nhiều tính nǎng phong phú Tuy nhiên, bản, nguyên tắc cân tải xuất phát từ quan điểm kỹ thuật tương đồng NLB không làm nhiệm vụ phân phối tải cho server mà còn cung cấp chế đảm bảo hệ thống server tính khả dụng trước client NLB yêu cầu đặc biệt phần cứng, máy tính hợp chuẩn sử dụng làm server Chi phí triển khai nhờ giảm đáng kể Kiến trúc phần mềm phân tán NLB cho phép cung cấp hiệu nǎng tính khả dụng kỹ thuật mức cao NLB hoạt động NLB mở rộng hiệu nǎng server ứng dụng, chẳng hạn Web server, nhờ phân phối yêu cầu client cho server nhóm (cluster) Các server (hay gọi host) nhận gói IP đến, gói xử lý server định Các host nhóm đồng thời đáp ứng yêu cầu khác client, cho dù client đưa nhiều yêu cầu Ví dụ, trình duyệt Web cần nhiều hình ảnh trang Web lưu trữ nhiều host khác nhóm server Với kỹ thuật cân tải, trình xử lý thời gian đáp ứng client nhanh nhiều Mỗi host nhóm định mức tải mà xử lý tải phân phối cách đồng host Nhờ sử dụng việc phân phối tải này, server lựa chọn xử lý phần tải host Tải client gửi đến phân phối cho server nhận số lượng yêu cầu theo phần tải định Sự cân tải điều chỉnh động host tham gia vào rời khỏi nhóm Đối với ứng dụng Web server, có nhiều client thời gian mà yêu cầu client tồn tương đối ngắn, khả nǎng kỹ thuật nhằm phân phối tải thông qua ánh xạ thống kê giúp cân cách hiệu tải cung cấp khả nǎng đáp ứng nhanh nhóm server có thay đổi Các server nhóm cân tải phát tin đặc biệt thông báo trạng thái hoạt động (gọi heartbeat message) tới host khác nhóm đồng thời nghe tin từ khác host khác Nếu server nhóm gặp trục trặc, host khác điều chỉnh tái phân phối lại tải để trì liên tục dịch vụ cho client Trong phần lớn trường hợp, phần mềm client thường tự động kết nối lại người sử dụng cảm thấy trễ vài giây nhận đáp ứng trả lời Kiến trúc hệ thống cân tải Để tối đa hoá thông lượng độ khả dụng, công nghệ cân tải sử dụng kiến trúc phần mềm phân tán hoàn toàn, trình điều khiển cân tải cài đặt chạy song song tất host nhóm Trình điều khiển xếp tất host nhóm vào mạng để phát đồng thời lưu lượng mạng đến địa IP nhóm (và địa bổ sung host nhiều vị trí khác nhau) Ngoài ứng dụng tích hợp Windows2000, NLB tích hợp hệ điều hành mạng ứng dụng chạy server khác cách hiệu 1.2 Một vài khái niệm 1.2.1 Thế tính sẵn sàng cao? Tính sẵn sàng cao ưu tiên hàng đầu cho nhiều hoạt động kinh doanh Từ doanh nghiệp nhỏ vùng doanh nghiệp toàn cầu ngày có nhiều ngành đòi hỏi công ty với dịch vụ khách hàng máy tính cao Sự dựa vào nhiều hệ thống dựa máy chủ để trang bị hoạt động kinh doanh có nghĩa dịch vụ máy chủ cần vận chuyển liên tục Các ứng dụng quan trọng, CSDL doanh nghiệp email, thường cần hệ thống cấu trúc mạng thiết kế cho tính sẵn sàng cao Điều với Website bán lẻ hoạt động kinh doanh web khác Các tổ chức nhận họ phải lên kế hoạch cấu hình hệ thống với tính sẵn sàng cao, họ dựa vào chúng với dịch vụ liên tục Tính sẵn sàng cao ưu tiên hàng đầu Microsoft Các sản phẩm chương trình Microsoft giúp bạn đạt tính sẵn sàng cao cho máy chủ tải công việc bạn mức độ khác nhau, từ mức việc sử dụng nhiều phần cứng phương pháp tập trung việc clustering máy chủ Sẵn sàng cao chất ứng dụng quan trọng cung cấp cách nhanh chóng đáng tin cậy cho khách hàng với dịnh vụ tìm kiếm Nếu khách hàng dịch vụ công ty mà sau lại sẵn dịch vụ dự phòng Giả sử Công ty kiếm tiền để trì sống kinh doanh với điều : vào khách hàng có mua sắm trực tuyến hay không Giả sử thất bại công ty xử lý thất bại Bất quản trị viên cần chịu trách nhiệm cố liên quan đến toàn thời gian hệ thống biết sụp đổ công ty giận giám đốc họ Tính sẵn sàng cao làm cho thời hạn hệ thống lên đến 99.999 phần trăm thời gian hệ thống, đường xung quanh (hay gọi Five Nine).Five Nines thuật ngữ để nói dịch vụ hệ thống tăng gần 100% thời gian làm việc.Để đạt mức độ sẵn có cần triển khai hệ thống tồn thất bại.Các cách thực thông qua Clustering Load Balancing Đề tài tìm hiểu hình thức mang tính sẵng sàng cao chẳng hạn mảng dự phòng không tốn ổ đĩa (Raid) dự phòngtrong tất khía cạnh phần cứng phần mềm Định Nghĩa: Theo thuật ngữ chung, tính sẵn sàng cao định nghĩa triển khai giao thức thiết kế hệ thống bảo đảm mức độ liên tục hoạt động khoảng thời gian định sẵn Nó mức độ phục vụ mà ứng dụng, dịch vụ hệ thống cung cấp Tính sẵn sàng cao mô tả mục đích kinh doanh yêu cầu kỹ thuật, từ mục đích bao gồm 10 Hình 3.13 Địa IP ảo IP dùng để đại diện cho IP Server vật lý gọi Virtual IP Trong mô hình có phần bạn thấy lạ Virtual IP Bây nói sơ lược Virtual IP này: website dù cấu hình nhiều server vật lý server có địa IP truy cập vào website có IP, IP đại diện cho IP server vật lý gọi Virtual IP Công việc cấu hình Network Load Balancing tạo Virtual IP đại diện cho Các webserver - Khi cấu hình NLB, với việc tạo Virtual IP đồng thời tạo MAC Address ảo tương ứng với Virtual IP Và tất card mạng kích hoạt NLB máy server thừa hưởng MAC Address ảo Khi gói tin truy cập từ bên vào WebServer mang Virtual IP MAC Address 59 ảo, NLB có nhiệm vụ lọc gói tin chuyển đến máy server - Khi hoạt động chế độ Unicast, MAC Address ban đầu bị thay hoàn toàn MAC Address ảo nên hoạt động chế độ máy server không liên lạc với nhau, điều phát sinh số lỗi trình NLB hoạt động Vì để khắc phục vấn đề máy server phải kết nối với thông qua card mạng thứ 2, hoạt động chế độ Multicast, MAC Address ban đầu giữ nguyên với MAC Address ảo tạo Nên máy server liên lạc với mà không cần phải có card mạng thứ Nhưng hoạt động với Multicast, gói tin từ server bị Router từ chối Router phát với IP kèm với nhiều MAC Address khác từ chối cập nhật MAC Address vào bảng ARP Để khác phục tình trạng phải cập nhật thủ công MAC Address vào bảng ARP Router Ở phần này, nhà cung cấp khuyên nên sử dụng chế độ Multicast phát sinh lỗi trình hoạt động Click Next -> ô Full Internet Name: Gõ tên domain web server Cluster Operation chọn Unicast Hình 3.14: Domain Name web 60 * Click Next để chuyển qua bảng Porl Rules -> Click Edit đặt thông số hình -> Click OK * Click Finish chờ vài giây để NLB build Cluster 61 Hình 3.15: Edit port Port 80 port mặc định web, cổng vào dịch vụ WebServer.đồ án cấu hình Netwwork Load Balancing cho Webserver nên ta phải Edit cổng vào cổng 80 * Sau build xong hình Hình 3.16: Quá trình cài đặt Biểu tượng báo xanh đồng nghĩa với việc tạo host cho Server thành công, Add máy Server vào Cluster vừa tạo * Tiến hành Add server Web cluster Right click lên cluster vừa tạo chọn Add To Cluster 62 * Xuất bảng Add Host gõ 192.168.1.52 vào ô Host -> click Connect -> Tương tự bước NIC server Web -> Click chọn Local Area Network click Next 63 Hình 3.17: Nhập địa IP Server * Host Parameter: Các thông số để default Click Next Hình 3.18: Độ ưu tiên cho host * Porl Rules để default click Finish 64 * Sau click Finish ta kết hình 65 Hình 3.19: Kết nối Server Đây mô hình sau Server kết nối thành công Add vào Cluster Vì mô hình số lượng máy nên ta kiểm tra khả cân lượng cập vào hai máy server số lượng truy cập lớn Ta kiểm tra khả gánh tải tỏng máy server trục trặc không hoạt động Đầu tiên đứng máy Client truy cập vào WebServer địa 192.168.1.90 OK 66 Hình 3.20: Khi Server ngừng hoạt động Sau ta tắt server kết truy cập trang web bình thường Nhưng ta tắt server truy cập trang web 67 Hình 3.21: Kết Server ngừng hoạt động Và cấu hình thành công Network Load Balancing 68 KẾT LUẬN Tóm tắt nội dung Ứng dụng kĩ thuật cân tải network load balancing windows server giải pháp tốt cho hệ thống mạng máy tính quan hay doanh nghiệp Nội dung đề tài nhằm đưa giải pháp để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt có cố xảy hệ thống mạng Đề tài giới thiệu nguyên lý, phân tích triển khai mô giải pháp Cluster Load Balancing hệ thống mạng máy tính Qua đề tài em tìm hiểu tổng quan lý thuyết công nghệ Cluster Load Balancing, công nghệ giúp cho hệ thống chạy ổn định, tăng tính sẵn sàng cao ( high availability), có độ tin cậy cao ( realiability ) có khả mở rộng ( scalability) Cấu trúc báo cáo chia thành chương, trình bày khái niệm kĩ thuật cân tải Network load balancing clustering: Tính sẵn sàng cao, “Hot Spare” tính cần thiết phải dự phòng hệ thống mạng máy tính, khái niệm cluster, khái niệm load balancing ; Trình bày cách chi tiết công nghệ Clustering network load balancing: kiến trúc, chế hoạt động, khả mở rộng, cách phân phối lưu lượng nhóm máy chủ công nghệ network load balancing, tìm hiểu thuật toán cân tải ; Trình bày mô thành công ứng dụng kĩ thuật cân tải windows Server 2003: từ bước chuẩn bị, bước cấu hình network balancing bước kiểm tra hoạt động công nghệ Nội dung giả lập website chạy server vật lý, sau cấu hình Network Load Balancing có máy client truy cập web từ bên Cấu hình thành công máy client truy cập web server bị trục trặc Thông qua kết mô ta thấy ưu điểm lợi sử dụng ứng dụng kĩ thuật cân tải hệ thống mạng, tránh ngưng hoạt động hệ thống mạng máy chủ sử dụng bị ngắt hay gặp cố Nhất với hệ thống mạng quan trọng không cho phép ngừng hoạt động cso thể 69 gây hậu nghiêm trọng đến kết hoạt động quan hay doanh nghiệp sử dụng hệ thống, nhận thấy ưu điểm kĩ thuật khả dễ mở rộng dễ quản lý 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 Độ tin cậy cao Cluster hiểu khả giảm thiểu tần số xảy cố, nâng cao khả chịu đựng sai sót hệ thống Hệ thống phải có khả dễ dàng cho việc nâng cấp, mở rộng cho tương lai Việc nâng cấp mở rộng bao gồm việc thêm thiết bị, máy tính vào hệ thống để nâng cao chất lượng dịch vụ, việc thêm vào số lượng người dùng, thêm ứng dụng, dịch vụ tài nguyên mạng khác Tuy nhiên báo cáo này, thời gian kiến thức hạn chế nên em chưa thể xây dựng chương trình mô với quy mô lớn Em mong nhận qua tâm, giúp đỡ ý kiến đóng góp thầy cô bạn để báo cáo em hoàn thiện thời gian sớm em xây dựng chương trình hoàn chỉnh Mục tiêu đạt Trong trình làm đề tài, em tìm hiểu đọc nhiều tài liệu tờ báo viết công nghệ clustering network load balancing,ngoài quan sát hệ thống thực tế qua em đã: - Hiểu khái niệm liên quan đến kĩ thuật cân tải, phải dự phòng, phải sử dụng kĩ thuật hệ thống mạng ? tính cấp thiết đề tài khả ứng dụng kĩ thuật thực tế - Được quan sát giới thiệu thiết bị hệ thống thực tế qua hiểu rõ tầm quan trọng đề tài chế hoạt động thiết bị cân tải sử dụng thực tế Các ứng dụng công nghệ Clustering Network Load Balancing thực tế 70 - Tìm hiểu cách chi tiết cấu trúc, chế hoạt động cách phân phối lưu lượng gói tin nhóm hệ thống máy chủ Nắm ưu, nhược điểm khác hai công nghệ Clustering Network Load Balancing - Cài đặt mô kĩ thuật cân tải Network Load Balancing windows Server 2003 với server client VMWare Hướng phát triển đề tài - Sau tìm hiểu Network load balancing cluster cho web sever em dự định làm tiếp Database Cluster với Sql Sever - Cũng đề tài em phát triển theo hướng ứng dụng Cluster Load balancing linux 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] McGraw – Hill, Robert Shimonski “ Windows Server 2003 Clustering And Load Balancing 2003” ISBN-10: 0072230355 [2] Hvaonline.net [3] forum.bachkhoa-npower.vn [4] tanson.biz [5] Justin Korelc, “ Windows Server 2008” [6] “Hướng dẫn sử dụng Windows Server 2008 toàn tập”, Nhà xuất Hồng Đức, Tác giả: KS Trịnh Quốc Tiến Năm xuất bản: 2008 [7] “Tham Khảo Toàn Diện Windows Server 2008 Tập Tập 2” , Nhà xuất tổng hợp Đồng Nai, Tác giả: Dương Minh Quý Năm xuất bản: 2008 [8] McGraw – Hill, Robert Shimonski “Microsoft Windows Server 2008 The Complete Reference” [9] “Quản Trị Windows Server 2008”, Nhà xuất Phương Đông, Tác giả: Tô Thanh Hải – Phương Lan 72 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 73 ... thúc em tìm hiểu kĩ thuật cân tải ứng dụng Window Server Đó nội dung đề tài em lựa chọn là: ”NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI KỸ THUẬT CÂN BẰNG TẢI TRÊN MICROSOFT WINDOWS SERVER 2008 ” Cấu trúc đồ án... giản cài đặt ứng dụng vào node Cluster (hình 2.2) Ở cấu trúc ứng dụng server ứng dụng bị lỗi ảnh hưởng đến ứng dụng kia, hiệu hệ thống Cluster thấp Hình 2.2: Hệ thống Custer có ứng dụng hoạt động... xử lý phần tải host Tải client gửi đến phân phối cho server nhận số lượng yêu cầu theo phần tải định Sự cân tải điều chỉnh động host tham gia vào rời khỏi nhóm Đối với ứng dụng Web server, có