Báo cáo cân bằng tải trong hệ thống mạng

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 2 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG TẢI TRONG HỆ THỐNG MẠNG 4 1.1 Khái niệm 4 1.2 So sách hệ thống cân bằng tải và hệ thống bình thường 4 1.2.1 Ưu điểm của cân bằng tải 5 1.2.2 Những tổ chức cần có giải pháp cân bằng tải 5 1.3 Các giải pháp chia tải trên thế giới 5 1.3.1 Chia tải bằng phần mềm cài trên các máy chủ 5 1.3.2 Chia tải nhờ proxy 6 1.3.3 Chia tải nhờ thiết bị chia kết nối 6 1.4 Các thành phần của SLB 7 1.4.1 Chức năng của các thành phần trong SLB 7 1.4.2 Hoạt động của hệ thống cân bằng tải server 11 1.4.3 Kiến trúc hệ thống cân bằng tải 13 1.4.4 Phân phối lưu lượng trong SLB 14 1.4.5 Thuật toán cân bằng tải 21 1.4.6 Quá trình hội tụ của SLB 23 1.4.7 Hiệu suất của SLB 23 CHƯƠNG 2 : ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG SERVER LOAD BALANCING 25 2.1 Giải pháp SLB dựa trên luân chuyển vòng DNS 25 2.2 Đánh giá SLB dựa trên luân chuyển vòng DNS 27 2.2.1 Ưu điểm của phương pháp luân chuyển vòng DNS 27 2.2.2 Nhược điểm của phương pháp này 27 KẾT LUẬN 29 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 11 Hệ thống cân bằng tải và hệ thống thường 4 Hình 12 Kịch bản Active standby 10 Hình 13 Hoạt động của kịch bản Active – Standby 11 Hình 14 Hoạt động của kịch bản Active – Standby 12 Hình 15 hành trình của một gói dữ liệu 15 Hình 16 Giải pháp SLB dựa trên luân chuyển vòng DNS 27 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1 1 Địa chỉ nguồn và địa chỉ đích 17 Bảng 1 2 Địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, địa chỉ MAC 19

KHOA CƠNG NGHỆ THƠNG TIN BỘ MƠN MẠNG MÁY TÍNH -*** - BÁO CÁO THỰC TẬP SẢN XUẤT Đề Tài : NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG TẢI TRONG HỆ THỐNG MẠNG Hà Nội 2020 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà nội, ngày …tháng…năm … Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG TẢI TRONG HỆ THỐNG MẠNG 1.1 Khái niệm 1.2 So sách hệ thống cân tải hệ thống bình thường 1.2.1 Ưu điểm cân tải .5 1.2.2 Những tổ chức cần có giải pháp cân tải 1.3 Các giải pháp chia tải giới 1.3.1 Chia tải phần mềm cài máy chủ .5 1.3.2 Chia tải nhờ proxy 1.3.3 Chia tải nhờ thiết bị chia kết nối 1.4 Các thành phần SLB 1.4.1 Chức thành phần SLB .7 1.4.2 Hoạt động hệ thống cân tải server 11 1.4.3 Kiến trúc hệ thống cân tải 13 1.4.4 Phân phối lưu lượng SLB 14 1.4.5 Thuật toán cân tải 21 1.4.6 Quá trình hội tụ SLB .23 1.4.7 Hiệu suất SLB .23 CHƯƠNG : ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG SERVER LOAD BALANCING 25 2.1 Giải pháp SLB dựa luân chuyển vòng DNS 25 2.2 Đánh giá SLB dựa luân chuyển vòng DNS 27 2.2.1 Ưu điểm phương pháp luân chuyển vòng DNS .27 2.2.2 Nhược điểm phương pháp .27 KẾT LUẬN 29 Nguyễn Đăng Thăng Báo cáo thực tập sản xuất chun nghành Mạng Máy Tính DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1 Hệ thống cân tải hệ thống thường .4 Hình 1-2 Kịch Active - standby 10 Hình 1-3 Hoạt động kịch Active – Standby 11 Hình 1-4 Hoạt động kịch Active – Standby 12 Hình 1-5 hành trình gói liệu .15 Hình 1-6 Giải pháp SLB dựa luân chuyển vòng DNS 27 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1- Địa nguồn địa đích 17 Bảng 1- Địa nguồn, địa đích, địa MAC 19 Nguyễn Đăng Thăng Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính 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 khơng ngân hàng lớn, mạng máy tính ví hệ thần kinh điều khiển hoạt động toàn doanh nghiệp Sự ngừng hoạt động mạng máy tính hay hoạt động hiệu mạng máy tính quan làm tê liệt hoạt động đơn vị, thiệt hại khó lường trước Chúng ta biết máy chủ trái tim của mạng máy tính, 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 học thiết bị mạng nói chung máy chủ nói riêng điều tránh khỏi Do vậy, cần có giải pháp để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt có cố xảy máy chủ mạng áp dụng giải pháp cân tải cho hệ thống mạng Nội dung gồm có chương Chương 1: Tổng quan cân tải Chương 2: Đánh giá hệ thống server load balancing Nguyễn Đăng Thăng Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG TẢI TRONG HỆ THỐNG MẠNG 1.1 Khái niệm Cân tải phương pháp phân phối khối lượng tải nhiều máy tính cụm máy tính để sử dụng tối ưu nguồn lực, tối đa hóa thơng lượng, giảm thời gian đáp ứng tránh tình trạng tải máy chủ 1.2 So sách hệ thống cân tải hệ thống bình thường Hình 1- Hệ thống cân tải hệ thống thường So sánh Hệ thống cân tải Hệ thống thường Tính sẵn sàng cao có khơng Tính mở rộng có khơng Ứng dụng Xử lý đa nhiệm Xử lý đơn nhiệm Nguyễn Đăng Thăng Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính 1.2.1 Ưu điểm cân tải  Tính mở rộng: thêm bỏ bớt server cách dễ dàng  Tính sẵn sàng cao hệ thống dùng nhiều Server Vì hệ thống có tính dự phòng  Tính quản lý: Theo dõi quản lý tập trung hệ thống Server, bảo dưỡng hệ thống server mà không cần tắt dịch vụ  Có thể tách ứng dụng khỏi server  Làm việc với nhiều hệ điều hành  Hiệu suất cao  Server nhóm lại thực đa nhiệm vụ tốt  Tất Server hoạt động cơng suất khơng có tình trạng Server làm việc tải server khác lại “nhàn rỗi” 1.2.2 Những tổ chức cần có giải pháp cân tải  Các doanh nghiệp  Nhà cung cấp dịch vụ ISP  Trung tâm xử lý liệu  Chính phủ  Phòng thí nghiệm  Trường đại học, viện nghiên cứu Nguyễn Đăng Thăng Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính 1.3 Các giải pháp chia tải giới Việc chia tải thực nhiều phương cách, hình thức khác nhau, với cơng nghệ khác kết hợp chúng lại: 1.3.1 Chia tải phần mềm cài máy chủ Kết hợp nhiều server cách chặt chẽ tạo thành server ảo (virtual server) Các hệ điều hành cho máy chủ hệ hãng Microsoft, IBM, HP hầu hết cung cấp khả này, số hãng phần mềm khác Veritas(Symantec) cung cấp giải pháp theo hướng Các giải pháp thuộc nhóm có ưu điểm quen thuộc với nhà quản trị chuyên nghiệp, chia sẻ nhiều tài nguyên hệ thống, theo dõi trạng thái máy chủ nhóm để chia tải hợp lý Tuy nhiên, sử dụng phần mềm server, tính phức tạp cao nên khả mở rộng giải pháp bị hạn chế, phức tạp triển khai khắc phục xảyra cố, có rào cản tính tương thích, khó có tính tăng tốc bảo mật cho ứng dụng 1.3.2 Chia tải nhờ proxy Nhóm thường tận dụng khả chia tài sẵn có phần mềm proxy ISA Proxy Microsoft hay Squid phần mềm mã nguồn mở cài máy phổ dụng Proxy thực nhiệm vụ chia tải server cho hợp lý Giải pháp hoạt động mức ứng dụng nên có khả caching (là cơng nghệ lưu trữ cục liệu truy cập với tần suất cao) khả firewall tầng ứng dụng Vì sử dụng máy phổ dụng nên giải pháp có ưu điểm chi phí thấp, khả mở rộng tốt cài đặt máy độc lập, dễ quản trị Tuy nhiên, hoạt động mức ứng dụng nên hiệu khơng cao, sử dụng máy phổ dụng nên không tối ưu, dễ tồn nhiều lỗi hệ thống, cài đặt máy độc lập nên việc theo dõi trạng thái máy chủ gặp khó khăn Nhược điểm lớn giải pháp dòng thường có tính ổn định kém, hiệu thấp, dễ mắc lỗi Đây điều chấp nhận hệ thống đòi hỏi tính sẵn sàng cao ngân hàng, tài Nguyễn Đăng Thăng Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính 1.3.3 Chia tải nhờ thiết bị chia kết nối Nhóm thường sử dụng môđun cắm thêm thiết bị chuyên dụng Bộ định tuyến (Router) hay hay chuyển mạch (Switch) để chia tải theo luồng, thường hoạt động từ layer trở xuống Vì sử dụng thiết bị chun dụng nên có hiệu cao, tính ổn định cao, khả mở rộng tốt khó phát triển tính bảo mật phức tạp giải pháp proxy, thường thuật toán chia tải đơn giản DNS round-robin (đây thuật toán chia tài phổ biến đơn giản, nhiên cứng nhắc hiệu thấp Với thuật toán yêu cầu IP tên miền ứng với nhiều server biên dịch thành địa IP server theo thứ tự quay vòng Nhóm có khả chia tải động kém, khơng theo dõi trạng thái máy chủ, xử lý kết nối mức ứng dụng kém, dễ gây lỗi ứng dụng giá thành cao Cách thức hoàn tồn khơng phù hợp hệ thống u cầu tính chuẩn xác hoạt động giao dịch tài chính, ngân hàng Như yêu cầu thực tế đặt phải xây dựng hệ thống hồn chỉnh có khả quản trị lưu lượng, có khả kiểm sốt, điều khiển tối ưu hóa lưu lượng mạng chạy qua SLB giải pháp giải hầu hết yêu cầu đặt với tối ưu cao 1.4 Các thành phần SLB 1.4.1 Chức thành phần SLB Một giải pháp cân tải phải (Server Load Balancer) có chức sau đây:  Can thiệp vào luồng liệu mang tới điểm đích  Chia luồng liệu thành yêu cầu đơn lẻ định máy chủ xử lý yêu cầu Nguyễn Đăng Thăng Báo cáo thực tập sản xuất chun nghành Mạng Máy Tính  Duy trì việc theo dõi máy chủ hoạt động, đảm bảo máy chủ đáp ứng yêu cầu đến Nếu máy chủ không hoạt động chức năng, máy chủ bắt buộc phải đưa khỏi danh sách xoay vòng  Cung cấp đa dạng việc tận dụng nhiều đơn vị tình fail-over (fail-over khả tự động chuyển qua thiết bị dự phòng gặp tình hỏng hóc trục trặc Việc thực thi thực mà khơng có can thiệp người khơng có bất cảnh báo nào)  Cung cấp phân phối dự hiểu biết nội dung ví dụ đọc URL, can thiệp vào cookies truyền XML Server Load Balancers: Load Balancer thiết bị phân phối tải máy tính với máy tính xuất máy tính Phần thảo luận chi tiết thành phần thiết bị SLB Các máy chủ (Servers): Máy chủ chạy dịch vụ chia sẻ tài dịch vụ khác Máy chủ thường ám tới máy chủ HTTP, máy chủ khác dịch vụ khác có liên quan Một máy chủ thường có địa IP cổng TCP/UDP gắn liền với khơng có địa IP cơng khai (điều phụ thuộc vào topo mạng) Nhóm (Groups): Dùng để nhóm máy chủ cân tải Các thuật ngữ “farm” “server farm” có ý nghĩa với thuật ngữ Cấp độ người dùng truy nhập (User - Access Levels): Là nhóm quyền gán cho người dùng đăng nhập vào thiết bị cân tải Không nhà cung cấp thiết bị khác cung cấp cấp độ truy nhập khác nhau, mà hầu hết dịch vụ có cách thức truy nhập khác Cách triển khai phổ biến Cisco, cung cấp truy nhập dựa tài Nguyễn Đăng Thăng Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính step Source IP Destination IP 208.185.43.202 192.168.0.200 208.185.43.202 192.168.0.100 192.168.0.100 208.185.43.202 192.168.0.200 208.185.43.202 Bảng 1- Địa nguồn địa đích Direct Server Return DSR phương pháp phân phối lưu lượng thiết bị cân tải từ kết nối bên Phương pháp phân phối làm tăng thực thi thiết bị cân tải việc giảm cách đáng kể lưu lượng qua thiết bị trình xử lý viết lại thơng tin điều khiển gói liệu bước phần DSR làm điều việc bỏ qua giai đoạn bảng xử lý Bởi việc lợi dụng máy chủ thực phía gửi ngồi gói liệu với địa nguồn viết lại địa nguồn VIP (trong trường hợp 192.168.0.200) DSR thực điều cách điều khiển khung liệu lớp để thực SLB Xử lý biết đến MAT (MAC Address Translation) Để hiểu xử lý cách DSR làm việc trước hết cần xem xét số đặc tính packets lớp mối liên quan tới SLB Địa vật lý Card mạng (Network Interface Card – NIC): Đó số 48 bit, thường biểu diễn 12 số hexa (cơ số 16), 24 bit đầu mã số cơng ty sản xuất Card mạng, 24 bit sau số seri Card mạng hãng sản xuất Như người ta bảo đảm khơng có hai Card mạng trùng địa vật lý, nói xác số “Identification” Card mạng Các số Identification lưu chip ROM gắn Card Nguyễn Đăng Thăng 18 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính mạng từ sản xuất, nên gọi “Bumt-in Address”, người dùng thay đổi Trên mạng Ethernet, địa MAC giúp cho gói tin IP tìm thiết bị vật lý cần nhận gói tin DSR sử dụng kết hợp MAT máy chủ cấu hình đặc biệt để thực thi SLB mà không qua thiết bị cân tải Một máy chủ thực cấu hình với địa cách làm việc thơng thường, cấu hình với địa IP VIP Theo ngun tắc hoạt động mạng khơng thể tồn hai máy có địa IP hai địa MAC khơng thể kết hợp tới địa IP Để giải vấn đề này, thay việc cấu hình địa IP VIP tới giao diện mạng máy chủ thực ta kết hợp với giao diện loopback Giao diện loopback giao diện áo sử dụng cho việc truyền thông bên máy chủ thông thường khơng có tác động tới cấu hình hay hoạt động máy chủ Địa IP giao diện loopback thường 127.0.0.1, cấu hình nhiều địa IP giao diện (thường biết đến địa IP bí danh) giao diện loopback khơng nằm ngồi khả Như địa VIP cấu hình giao diện loopback mà khơng ảnh hưởng tới hoạt động mạng, không gây xung đột với máy chủ khác mạng Trong trường hợp SLB, máy chủ web hay dịch vụ khác cấu hình kết hợp với địa VIP giao diện loopback địa giao diện vật lý máy chủ Bước thực tế yêu cầu có lưu lượng tới giao diện loopback máy chủ thực Để giải vấn đề SLB sử dụng kĩ thuật gọi MAT (MAC address Translation) Như trình bày máy mạng Ethernet có địa MAC để xác định vị trí mạng Thiết bị cân tải xử lý lưu lượng VIP thay việc thay đổi địa IP đích phương pháp DSR sử dụng MAT để biến đổi địa MAC đích Máy chủ thơng thường loại bỏ lưu lượng khơng có địa IP VIP, giải pháp SLB địa của VIP cấu hình giao diện loopback của máy chủ thực nên “lừa” máy chủ chấp nhận lưu lượng Nguyễn Đăng Thăng 19 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính gửi tới Q trình sử lý giúp cho máy chủ gửi báo nhận lại cho máy khách đảm bảo có địa IP nguồn địa VIP bỏ qua giai đoạn trình gửi liệu phương pháp Ta hình dung tồn q trình qua bảng tóm tắt Step Source IP Destination IP MAC Address 208.185.43.202 192.168.0.200 Destination: 00:00:00:00:00:aa 208.185.43.202 192.168.0.200 Destination: 00:00:00:00:00:bb 192.168.0.200 208.185.43.202 Source: 00:00:00:00:00:bb Bảng 1- Địa nguồn, địa đích, địa MAC NLB sử dụng hai lớp broadcast multicast để phân phối đồng thời lưu lượng mang đến tất host nhóm Trong chế độ hoạt động mặc định unicast, NLB gán địa trạm làm việc (địa MAC) cho card mạng để card mạng hoạt động (card gọi card nhóm ? cluster adapter), tất host nhóm gán địa MAC Các gói đến nhận tất host nhóm chuyển gói tới trình điều khiển cân tải để lọc Để đảm bảo tính nhất, địa MAC dẫn xuất từ địa IP nhóm Ví dụ, với địa In IP nhóm 1.2.3.4, địa MAC unicast đặt 02-BF-1-2-3-4 Trình điều khiển cân tải tự động sửa địa MAC card nhóm cách thiết lập thực thể đăng ký tái nạp trình điều khiển card nhóm Hệ điều hành không cần phải khởi động lại Nếu host cluster gắn vào thiết bị chuyển mạch (swicth) tập trung (hub), việc sử dụng chung địa MAC gây xung đột chuyển mạch lớp hoạt động địa MAC nguồn tất công thiết bị chuyển mạch Để tránh điều này, NLB sửa địa MAC nguồn cho gói đầu nhất, địa MAC nhóm 02-BF-1-2-3-4 chuyển thành 02-h-1-2-3-4, h mức ưu tiên host nhóm Kỹ thuật ngăn khơng cho thiết bị chuyển mạch tìm địa MAC thực nhóm kết Nguyễn Đăng Thăng 20 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính gói đến nhóm phân phối tới tất cổng thiết bị chuyển mạch Nếu host nhóm kết nối trực tiếp vào hub, mặt nạ địa MAC nguồn NLB chế độ unicast vơ hiệu hố để tránh gây tượng tràn cho thiết bị chuyển mạch đường lên (upstream) Điều thực cách thiết lập tham số đăng ký NLB MaskSourceMAC=0 Việc sử dụng hệ thống chuyển mạch đường lên ba mức hạn chế tràn cho thiết bị chuyển mạch Chế độ unicast NLB làm vơ hiệu hố q trình trao đổi thơng tin host nhóm có sử dụng card nhóm Khi gói host gửi với địa MAC đích giống địa MAC nguồn, gói bị quay vòng (loop-back) tầng giao thức mạng bên hệ thống phía gửi khơng đến đường truyền Hạn chế tránh cách thêm card mạng thứ hai cho host Trong cấu hình này, NLB sử dụng card mạng mạng nhận yêu cầu client card mạng khác thường đặt tách biệt mạng cục để trao đổi thông tin host nhóm với server sở liệu file server gốc NLB sử dụng card nhóm để truyền tin "heartbeat" lưu lượng điều khiển từ xa Chú ý rằng, trao đổi thơng tin host nhóm host ngồi nhóm khơng bị ảnh hưởng chế độ unicast NLB Lưu lượng mang đến địa IP dành riêng cho host (trong card nhóm) nhận tất host nhóm chúng sử dụng chung địa MAC Do NLB không cân tải lưu lượng địa IP dành riêng, NLB phân phối lưu lượng đến TCP/IP host định Các host khác nhóm coi lưu lượng lưu lượng cân tải loại bỏ lưu lượng Chú ý, lưu lượng mạng đến lớn địa IP dành riêng ảnh hưởng đến hiệu hệ thống NLB hoạt động chế độ unicast (tuỳ theo cần thiết TCP/IP việc loại bỏ gói khơng mong muốn) Nguyễn Đăng Thăng 21 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính Network Load Balancing (NLB) NLB cung cấp chế độ thứ hai để phân phối lưu lượng mang đến host nhóm, chế độ multicast Chế độ gán địa multicast lớp cho card nhóm thay thay đổi địa trạm làm việc card Ví dụ, địa MAC multicast gán 03-BF-1-2-3-4 tương ứng với địa IP 1.2.3.4 Do host nhóm có địa trạm làm việc nhất, chế độ không cần card mạng thứ hai để trao đổi thông tin host nhóm khơng có ảnh hưởng đến hiệu toàn hệ thống việc sử dụng địa IP dành riêng Chế độ unicast NLB gây tràn switch phân phối đồng thời lưu lượng mạng tất cổng Tuy nhiên, chế độ multicast NLB đưa hội hạn chế tràn switch để người quản trị hệ thống cấu hình mạng LAN ảo switch cho cổng tương ứng với host Có thể làm điều cách lập trình cho switch sử dụng giao thức IGMP giao thức GARP, GMRP NLB cần triển khai chức ARP để đảm bảo địa IP nhóm địa IP ảo khác phân giải sang địa MAC multicast nhóm (Địa IP dành riêng tiếp tục phân giải sang địa trạm làm việc card nhóm) 1.4.5 Thuật tốn cân tải NLB sử dụng thuật tốn lọc phân tán hồn tồn để ánh xạ client đến host nhóm Thuật tốn cho phép host nhóm đưa định cân tải cách độc lập nhanh chóng cho gói đến Nó tối ưu hố để cung cấp khả cân tải cách thống kê số lượng lớn yêu cầu nhỏ vơ số client tạo ra, điển hình Web server Nếu số client và/hoặc kết nối client tạo tải chênh lệch server, Nguyễn Đăng Thăng 22 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính thuật tốn cân bàng tải hiệu Tuy nhiên, tính đơn giản tốc độ thuật tốn cho phép cung cấp hiệu cao bao gồm thông lượng cao thời gian đáp ứng ngăn dải rộng ứng dụng client/server thông dụng NLB xử lý yêu cầu client cách dẫn đường cho tỉ lệ phần trăm chọn u cầu cho host nhóm Thuật tốn không đáp ứng thay đổi tải host (chẳng hạn tải CPU hay vấn đề sử dụng nhớ) Tuy nhiên, trình ánh xạ thay đổi quan hệ thành viên nhóm thay đổi tỉ lệ phần trăm tải phân bố tái cân Khi xem xét gói đến, tất host thực đồng thời việc ánh xạ thống kế để xác định nhanh chóng host xử lý gói Q trình ánh xạ sử dụng | hàm ngẫu nhiên để tính mức ưu tiên host dựa địa IP cổng đến client thông tin trạng thái khác để tối ưu hoá việc cân tải Host tương ứng chuyển gói từ tầng lên tầng TCP/IP host khác loại bỏ gói Q trình ánh xạ khơng thay đổi quan hệ host nhóm thay đổi, để đảm bảo địa IP cống đến client cho trước ánh xạ đến host nhóm Tuy nhiên, host cụ thể nhóm mà địa IP cổng đến client ánh xạ tới xác định trước hàm ngẫu nhiên có tính đến quan hệ thành viên nhóm khứ để tối thiểu hố khả ánh xạ lại Nhìn chung, chất lượng cân tải xác định cách thống kê số lượng client tạo yêu cầu Như kết cấu tăng giảm số lượng client theo thống kê, đặn chất lượng thuật toán cân tải thay đổi nhẹ Để hoạt động cân tải có độ xác cao host nhóm, phần tài nguyên hệ thống sử dụng để đo phản ứng trước thay đổi tải Sự trả giá hiệu phải cân nhắc so với lợi ích việc tối đa hoá khả sử dụng tài nguyên nhóm (về CPU nhớ) Trong trường hợp nào, việc sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên server phải trì để phục vụ cho tải client khác trường hợp xảy lỗi Nguyễn Đăng Thăng 23 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính Khi host tham gia vào nhóm, kích hoạt q trình hội tụ quan hệ thành viên nhóm tính tốn Khi q trình hội tụ hồn thành, phần tối thiểu client ánh xạ tới host NLB dò kết nối TCP host sau kết nối TCP chúng hoàn thành, kết nối từ client bị ảnh hưởng xử lý host Do đó, host nên bổ sung vào nhóm thời điểm tải tăng mạnh nhằm tối thiểu hoá tượng ngắt quãng phiên Để tránh vấn đề này, trạng thái phiên phải quản lý ứng dụng server cho tái cấu trúc hay trả lại từ host nhóm Ví dụ, trạng thái phiên đẩy đến server sở liệu lưu cookies client 1.4.6 Quá trình hội tụ SLB Các host nhóm trao đổi định kỳ tin "heartbeat" multicast broadcast với Điều cho phép host giám sát trạng thái nhóm Khi trạng thái nhóm thay đổi (chẳng hạn có host gặp trục trặc, rời khỏi tham gia vào nhóm), SLB kích hoạt chu trình gọi hội tụ host trao đổi tin "heartbeat" để định trạng thái mới, bền vững cho nhóm Khi tất đạt trí" trạng thái chúng thiết lập thay đổi lưu vào nhật ký kiện Trong trình hội tụ, host tiếp tục xử lý lưu lượng mang đến ngoại trừ lưu lượng đến host bị lỗi khơng nhận dịch vụ Q trình hội tụ kết thúc tất host nhóm có quan hệ thành viên ổn định vòng vài chu kỳ heartbeat Khi hồn thành trình hội tụ, lưu lượng đến host bị lỗi tái phân phối cho host lại Nếu host thêm vào nhóm, q trình hội tụ cho phép host nhận phần tải lưu lượng cân Việc mở rộng nhóm khơng ảnh hưởng đến hoạt động nhóm theo cách hồn tồn suốt tất Internet client trước chương Nguyễn Đăng Thăng 24 Báo cáo thực tập sản xuất chun nghành Mạng Máy Tính trình phần mềm server Tuy nhiên, ảnh hưởng đến phiên client client phải tái ánh xạ tới host khác nhóm 1.4.7 Hiệu suất SLB Vai trò NLB tác động đến hiệu hệ thống đánh giá dựa tiêu chí sau: - CPU overhead host nhóm - Phần trăm CPU cần thiết để phân tích lọc gói mạng (càng thấp tốt) Tất giải pháp cân tải cần sử dụng phần tài nguyên hệ thống để xem xét gói đến đưa định cân tải nhiều ảnh hưởng đến hiệu mạng Giải pháp cân tải dựa điều phối cần kiểm tra, hiệu chỉnh truyền lại gói tới host nhóm (thường phải sửa đổi lại địa IP để tái định tuyến gói từ địa IP ảo tới địa IP host cụ thể) Đối với NLB, phân phối đồng thời gói đến tới tất host nhóm áp dụng thuật tốn lọc để loại bỏ gói khơng mong muốn Q trình lọc gây ảnh hưởng so với trình tái định tuyến kết thời gian đáp ứng nhanh với thơng lượng tồn hệ thống cao Thông lượng thời gian đáp ứng yêu cầu: NLB nâng cao hiệu hệ thống cách tăng thơng lượng tối thiểu hố thời gian đáp ứng tới yêu cầu client Khi lực host nhóm khai thác tối đa, khơng thể cung cấp thêm thơng lượng thời gian đáp ứng tăng đột biến tuỳ theo độ trễ hàng đợi yêu cầu client Bổ sung thêm host cho phép tăng thông lượng giảm thời gian đáp ứng Nếu nhu cầu khách hàng tiếp tục tăng, host thêm vào mạng bão hoà Và tải tiếp tục tăng, cần sử dụng nhiều nhóm NLB việc phân phối lưu lượng host thực kỹ thuật Round Robin DNS Nguyễn Đăng Thăng 25 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính - Băng thơng sử dụng Switch (Switch occupancy): Tỉ lệ băng thông switch sử dụng trình làm tràn yêu cầu client Kiến trúc lọc gói NLB dựa mạng broadcast để phân phối yêu cầu client tới tất host lúc Trong nhóm nhỏ, sử dụng hub để kết nối host Với nhóm lớn hơn, switch lựa chọn Và mặc định, NLB tạo tượng "tràn" switch để phân phối yêu cầu client tới tất host lúc Cần chắn tượng "tràn" switch không vượt lực switch, đặc biệt switch chia sẻ nhóm máy tính ngồi nhóm Bình thường, băng thơng sử dụng cho lưu lượng yêu cầu client chiếm tỉ lệ nhỏ tổng lượng băng thông cần thiết cho trình truyền thơng server client Nguyễn Đăng Thăng 26 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG SERVER LOAD BALANCING Phần trình bày vấn đề kĩ thuật SLB: Các mơ hình triển khai SLB, kĩ thuật phân phối lưu lượng, xử lý gói liệu Các vấn đề kĩ thuật nhiều hãng giới giải sản phẩn họ Do chưa có chuẩn thống giới cho thiết bị cân tải nên vấn đề cần đặt tính tương thích sản phẩn hãng khác Như vậy, nguyên tắc mô hình thực SLB nguyên tắc mơ hình nói chung, cụ thể sản phẩn hãng khác lại có giải pháp chi tiết cho sản phẩn họ Việc lựa chọn giải pháp SLB phụ thuộc vào mục đích quy mơ ứng dụng mà tổ chức định triển khai Trong phần tiến hành thiết kế xây dựng hệ thống cân tải máy chủ thử nghiệm, qua hiểu sâu sắc hệ thống SLB, có bổ sung cho lý thuyết Để dễ dàng cho việc thử nghiệm em xin trình bày hệ thống cân tải đơn giản ứng dụng web sử dụng phương pháp luân chuyển vòng DNS 2.1 Giải pháp SLB dựa luân chuyển vòng DNS DNS viết tắt Domain Name System DNS Server máy chủ phân giải tên miền Mỗi máy tính, thiết bị mạng tham gia vào mạng Internet "nói chuyện" với địa IP (Internet Protocol) Để thuận tiện cho việc sử dụng dễ nhớ ta dùng tên (domain name) để xác định thiết bị Hệ thống tên miền DNS (Domain Name System) sử dụng để ánh xạ tên miền thành địa IP Vì vậy, muốn liên hệ tới máy, chúng cần sử dụng chuỗi ký tự dễ nhớ (domain name) như: www.humg.edu.vn thay sử dụng địa IP dãy số dài khó nhớ Hình bên mơ tả q trình truy cập vào website trường đại học Mỏ-Địa Chất có địa www.humg.edu.vn Nguyễn Đăng Thăng 27 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính Hình 1- Giải pháp SLB dựa luân chuyển vòng DNS Khi nhập URL vào trình duyệt (ví dụ www.humg.edu.vn) trình duyệt gửi yêu cầu đến DNS yêu cầu trả địa IP site Đây gọi việc tra cứu DNS Sau trình duyệt Web có địa IP cho site liên hệ với site địa IP, hiển thị trang vừa yêu cầu Máy chủ DNS thường có địa IP đồ hóa với tên site Trong ví dụ giả sử site www.humg.edu.vn đồ hóa thành địa IP 203.113.130.201 Để cân tải DNS, máy chủ DNS phải trình số địa IP khác cho tên site Nhiều địa IP thể nhiều máy cluster, tất số chúng đồ hóa đến tên site logic Trong Nguyễn Đăng Thăng 28 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính Khi yêu cầu đến máy chủ DNS, trả địa IP 203.113.130.201, máy Khi có yêu cầu thứ hai, trả địa IP thứ hai: 203.113.130.202 Tiếp tục vậy, với yêu cầu thứ tư, địa IP lại lặp lại Bằng cách sử dụng luân chuyển vòng DNS trên, tất yêu cầu site phân phối đến tất máy cluster Chính vậy, với phương pháp cân tải này, tất nút cluster sử dụng 2.2 Đánh giá SLB dựa luân chuyển vòng DNS 2.2.1 Ưu điểm phương pháp ln chuyển vòng DNS Khơng đắt dễ dàng thiết lập: Các quản trị viên hệ thống cần tạo số thay đổi máy chủ DNS để hỗ trợ việc luân chuyển vòng, nhiều máy chủ DNS có hỗ trợ Nó khơng u cầu đến thay đổi mã ứng dụng Web; thực tế, ứng dụng Web chế cân tải mà bị thực Đơn giản: Phương pháp khơng yêu cầu đến chuyên gia mạng việc thiết lập giỡ rối hệ thống trường hợp có vấn đề xay 2.2.2 Nhược điểm phương pháp Có hai nhược điểm phương pháp dựa phần mềm khơng cung cấp hỗ trợ mối quan hệ thời gian thực máy chủ với không hỗ trợ khả có sẵn cao Khơng hỗ trợ mối quan hệ thời gian thực máy chủ Mối quan hệ thời gian thực máy chủ khả hệ thống việc quản lý yêu cầu người dùng, máy chủ máy chủ nào, phụ thuộc vào thông tin session trì máy chủ mức sở bản, mức sở liệu Khơng có khả hỗ trợ mối quan hệ máy chủ, phương pháp luân chuyển vòng DNS dựa vào ba phương pháp đưa để trì Nguyễn Đăng Thăng 29 Báo cáo thực tập sản xuất chun nghành Mạng Máy Tính kiểm sốt session nhận dạng người dùng yêu cầu đến HTTP  Các cookie  Các trường ẩn  Viết lại URL Khi người dùng thực yêu cầu đầu tiên, máy chủ Web trả thẻ văn để phân biệt người dùng Các yêu cầu có thẻ để sử dụng cookie, viết lại URL trường ẩn, cho phép máy chủ xuất để trì session máy khách máy chủ Khi người dùng thiết lập session với máy chủ, tất yêu cầu đến sau thường đến máy chủ Vấn đề trình duyệt lưu địa IP máy chủ Khi Cache hết hạn, trình duyệt thực yêu cầu khác máy chủ DNS để có địa IP có liên kết với tên miền Nếu máy chủ DNS trả địa IP khác, máy chủ khác cluster, thơng tin session bị Khơng hỗ trợ cho khả có sẵn cao Xem xét cluster có n nút Nếu nút gặp vấn đề yêu cầu thứ n đến máy chủ DNS hướng bạn đến nút hỏng Một router thơng minh giải vấn đề cách kiểm tra nút khoảng thời gian đó, phát nút bị hỏng gỡ bỏ chúng khỏi danh sách, khơng có u cầu gửi đến chúng Tuy vậy, vấn đề tồn nút có ứng dụng Web chạy nút bị hỏng Nguyễn Đăng Thăng 30 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính KẾT LUẬN Cân tải vấn đề quan trọng phát triển cơng nghệ mạng Chính vậy, việc thực đề tài “Cơng nghệ cân tải ” có đóng góp mặt lý thuyết mặt cơng nghệ việc tìm hiểu xây dựng hệ thống cân tải máy chủ Trong phạm vi nghiên cứu, hạn chế thời gian nghiên cứu yếu tố khách quan khác, số vấn đề liên quan đề tài chưa giải trọn vẹn Qua kết đạt báo cáo vấn đề chưa giải được, em xin đề xuất cho hướng nghiên cứu sau:  Tìm hiểu tổng quan cân tải  Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện lý thuyết phương pháp phân phối lưu lượng nút Nghiên cứu mở rộng thuật toán cân tải tối ưu Tuy vậy, thời gian kinh nghiệm hạn chế báo cáo thực tập sản xuất không tránh khỏi thiếu sót hạn chế định Em mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy giúp em bổ sung chỗ thiếu để em hồn thành tốt báo cáo thực tập sản xuất Em xin chân thành cảm ơn ! Nguyễn Đăng Thăng 31 Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mạng truyền liệu, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội [2] https://bom.to/nRKLU6 Nguyễn Đăng Thăng 32 ... gian đáp ứng tránh tình trạng tải máy chủ 1.2 So sách hệ thống cân tải hệ thống bình thường Hình 1- Hệ thống cân tải hệ thống thường So sánh Hệ thống cân tải Hệ thống thường Tính sẵn sàng cao... Nguyễn Đăng Thăng Báo cáo thực tập sản xuất chuyên nghành Mạng Máy Tính CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG TẢI TRONG HỆ THỐNG MẠNG 1.1 Khái niệm Cân tải phương pháp phân phối khối lượng tải nhiều máy tính... niệm 1.2 So sách hệ thống cân tải hệ thống bình thường 1.2.1 Ưu điểm cân tải .5 1.2.2 Những tổ chức cần có giải pháp cân tải 1.3 Các giải pháp chia tải giới 1.3.1 Chia tải phần mềm cài