Tài liệu: Kỹ thuật cân bằng tải lưu lượng

Chia sẻ: Abcdef_47 Abcdef_47 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

79
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay, khi nhu cầu truy nhập mạng bùng nổ, các server cung cấp dịch vụ đang trở nên quá tải. Việc lựa chọn một server đơn lẻ có cấu hình cực mạnh để đáp ứng nhu cầu này sẽ kéo theo chi phí đầu tư rất lớn. Giải pháp hiệu quả được đưa ra là sử dụng một nhóm server cùng thực hiện một chức nóng dưới sự điều khiển của một công cụ phân phối tải - Giải pháp cân bằng tải. Có rất nhiều hãng đưa ra giải pháp cân bằng tải như Cisco, Coyote Point, Sun...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu: Kỹ thuật cân bằng tải lưu lượng

Kỹ thuật cân bằng tải lưu lượng Hiện nay, khi nhu cầu truy nhập mạng bùng nổ, các server cung cấp dịch vụ đang trở nên quá tải. Việc lựa chọn một server đơn lẻ có cấu hình cực mạnh để đáp ứng nhu cầu này sẽ kéo theo chi phí đầu t ư rất lớn. Giải pháp hiệu quả được đưa ra là sử dụng một nhóm server cùng thực hiện một chức nóng d ưới sự điều khiển của một công cụ phân phối tải - Giải pháp cân bằng tải. Có rất nhiều hãng đưa ra giải pháp cân bằng tải nh ư Cisco, Coyote Point, Sun Microsystems... với rất nhiều tính nóng phong phú. Tuy nhiên, về cơ bản, nguyên tắc cân bằng tải vẫn xuất phát từ những quan điểm kỹ thuật khá t ương đồng. Giới thiệu Hiện nay, khi nhu cầu truy nhập mạng b ùng nổ, các server cung cấp dịch vụ đang trở nên quá tải. Việc lựa chọn một server đ ơn lẻ có cấu hình cực mạnh để đáp ứng nhu cầu này sẽ kéo theo chi phí đầu t ư rất lớn. Giải pháp hiệu quả được đưa ra là sử dụng một nhóm server cùng thực hiện một chức nǎng dưới sự điều khiển của một công cụ phân phối tải - Giải pháp cân bằng tải. Có rất nhiều hãng đưa ra giải pháp cân bằng tải nh ư Cisco, Coyote Point, Sun Microsystems... v ới rất nhiều tính nǎng phong phú. Tuy nhi ên, về cơ bản, nguyên tắc cân bằng tải vẫn xuất phát từ những quan điểm kỹ thuật khá tương đồng. Một kỹ thuật cân bằng tải điển hình là RRDNS (Round Robin DNS). Với giải pháp này, nếu một server trong nhóm bị lỗi, RRDNS sẽ vẫn tiếp tục gửi tải cho server đó cho đến khi ng ười quản trị mạng phát hiện ra lỗi
và tách server này ra kh ỏi danh sách địa chỉ DNS. Điều này sẽ gây ra sự đứt quãng dịch vụ. Sau những phát triển, từ các thuật toán cân bằng tải tĩnh nh ư Round Robin, Weighted Round Robin đến các thuật toán cân bằng tải động như Least Connection, Weighted Least Connection, Optimized Weighted Round Robin và Optimized Weighted Least Connection, kỹ thuật cân bằng tải hiện nay nhờ sự kết hợp các thuật toán trên ngày càng trở nên hoàn thiện mặc dù nhược điểm vốn có như tạo điểm lỗi đơn và vấn đề nút cổ chai do sử dụng bộ điều phối tập trung (centralized dispatcher) vẫn c òn. Bài báo này gi ới thiệu một giải pháp mà Microsoft sử dụng cho web server chạy website Microsoft.com, đó là kỹ thuật cân bằng tải mạng (NLB - Network Load Balancing). Ngoài khả nǎng áp dụng với Web server, kỹ thuật này còn có thể áp dụng với các hệ server ứng dụng khác. NLB không chỉ làm nhiệm vụ phân phối tải cho các server mà còn còn cung cấp cơ chế đảm bảo hệ thống server tính luôn khả dụng trước các client. NLB không có yêu cầu đặc biệt gì về phần cứng, bất cứ máy tính nào hợp chuẩn đều có thể đ ược sử dụng làm server. Chi phí triển khai nhờ đó giảm đáng kể. Kiến trúc phần mềm phân tán của NLB cho phép cung cấp hiệu nǎng và tính khả dụng của kỹ thuật này ở mức cao nhất. NLB hoạt động như thế nào NLB mở rộng hiệu nǎng của các server ứng dụng, chẳng hạn như Web server, nhờ phân phối các yêu cầu của client cho các server trong nhóm (cluster). Các server (hay còn gọi là host) đều nhận gói IP
đến, nhưng gói chỉ được xử lý bởi một server nhất định. Các host trong nhóm sẽ đồng thời đáp ứng các yêu cầu khác nhau của các client, cho dù một client có thể đưa ra nhiều yêu cầu. Ví dụ, một trình duyệt Web cần rất nhiều hình ảnh trên một trang Web được lưu trữ tại nhiều host khác nhau trong một nhóm server. Với kỹ thuật cân bằng tải, quá trình xử lý và thời gian đáp ứng client sẽ nhanh hơn nhiều. Mỗi host trong nhóm có thể định ra mức tải mà nó sẽ xử lý hoặc tải có thể phân phối một cách đồng đều giữa các host. Nhờ sử dụng việc phân phối tải này, mỗi server sẽ lựa chọn và xử lý một phần tải của host. Tải do các client gửi đến được phân phối sao cho mỗi server nhận được số lượng các yêu cầu theo đúng phần tải đã định của nó. Sự cân bằng tải này có thể điều chỉnh động khi các host tham gia vào hoặc rời khỏi nhóm. Đối với các ứng dụng như Web server, có rất nhiều client và thời gian mà các yêu cầu của client tồn tại tương đối ngắn, khả nǎng của kỹ thuật n ày nhằm phân phối tải thông qua ánh xạ thống kê sẽ giúp cân bằng một cách hiệu quả các tải v à cung cấp khả nǎng đáp ứng nhanh khi nhóm server có thay đổi. Các server trong nhóm cân bằng tải phát đi một bản tin đặc biệt thông báo trạng thái hoạt động của nó (gọi là heartbeat message) t ới các host khác trong nhóm đồng thời nghe bản tin này từ các khác host khác. Nếu một server trong nhóm gặp trục trặc, các host khác sẽ điều chỉnh và tái phân phối lại tải để duy trì liên tục các dịch vụ cho các client. Trong phần lớn các trường hợp, phần mềm client th ường tự động
kết nối lại và người sử dụng chỉ cảm thấy trễ một vài giây khi nhận được đáp ứng trả lời. Kiến trúc hệ thống cân bằng tải Để tối đa hoá t hông lượng và độ khả dụng, công nghệ cân bằng tải sử dụng kiến trúc phần mềm phân tán ho àn toàn, trình điều khiển cân bằng tải được cài đặt và chạy song song trên tất cả các host trong nhóm. Trình điều khiển này sắp xếp tất cả các host trong nhóm vào một mạng con để phát hiện đồng thời lưu lượng mạng đến địa chỉ IP chính của nhóm (và các địa chỉ bổ sung của các host ở nhiều vị trí khác nhau). Tr ên mỗi host, trình điều khiển hoạt động như một bộ lọc giữa trình điều khiển card mạng và chồng giao thức TCP/IP, cho phép một phần lưu lượng mạng đến được nhận bởi host đó. Nhờ đó, các yêu cầu của client sẽ được phân vùng và cân bằng tải giữa các host trong nhóm. Hệ thống cân bằng tải chạy nh ư một trình điều khiển mạng (về mặt logic) nằm d ưới các giao thức lớp ứng dụ ng như HTTP hay FTP. Hình sau cho thấy việc triển khai hệ thống cân bằng tải nh ư một trình điều khiển trung gian trong chồng giao thức mạng của Windows2000 tại mỗi host trong nhóm. Kiến trúc này tối đa hoá dung l ượng nhờ việc sử dụng mạng quảng bá để phân phối lưu lượng mạng đến tất cả các host trong nhóm và loại bỏ sự cần thiết phải định tuyến các gói đến từng host ri êng lẻ. Do thời gian lọc các gói không mong muốn diễn ra nhanh h ơn thời gian định tuyến các gói (định tuyến bao gồm các quá trình nhận gói, kiểm tra, đóng gói lại và gửi đi), kiến trúc này cung cấp thông lượng cao hơn các giải pháp dựa trên bộ điều
phối. Khi tốc độ của mạng và server tǎng lên, thông lượng cũng tǎng theo tỉ lệ thuận, do đó loại bỏ được bất cứ sự lệ thuộc nào vào việc định tuyến dựa trên các phần cứng đặc biệt. Trên thực tế, bộ cân bằng tải có thể đạt thông l ượng 250Mbit/s trong các mạng Gigabit. Một ưu điểm cơ bản khác của kiến trúc phân tán hoàn toàn là đ ộ khả dụng được tǎng cường với (N-1) cách khắc phục lỗi trong một nhóm có N host. Các giải pháp dựa trên bộ điều phối tạo ra một điểm lỗi kế thừa m à chỉ có thể được khắc phục bằng cách sử dụng một bộ điều phối dự phòng và do đó chỉ cung cấp một cách khắc phục lỗi duy nhất. Kiến trúc cân bằng tải cũng tận dụng đ ược những ưu điểm về kiến trúc các thiết bị chuyển mạch (switch) và/hoặc các bộ tập trung (hub) của mạng con trong việc đồng thời phân phối l ưu lượng mạng đến tất cả cac host trong nhóm. Tuy nhiên, phương pháp này làm tǎng "tải trọng" trên các chuyển mạch do chiếm thêm bǎng thông cổng. Đây không phải l à vấn đề trong phần lớn các ứng dụng như dịch vụ Web hay streaming media, do tỉ lệ l ưu lượng đến chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong tổng l ưu lượng mạng. Tuy nhiên, nếu các kết nối mạng phía client đến thiết bị chuyển mạch có tốc độ nhanh hơn nhiều các kết nối phía server, lưu lượng có thể chiếm một tỉ lệ lớn quá mức cho phép của bǎng thông cổng phía server. Vấn đề t ương tự sẽ gia tǎng nếu nhiều nhóm kết nối tr ên cùng một thiết bị chuyển mạch và các biện pháp thiết lập các mạng LAN ảo cho từng nhóm không được thực hiện. Trong quá trình nhận gói, việc triển khai
của NLB là sự kết hợp giữa việc phân phối các gói tới tầng TCP/IP và nhận các gói khác qua trình điều khiển card mạng. Việc n ày giúp tǎng tốc độ xử lý chung và giảm trễ do TCP/IP có thể xử lý gói trong khi trình điều khiển NDIS (Network Driver Interface Specification) nhận gói tiếp theo. Trong quá trình gửi gói, NLB cũng tǎng c ường thông lượng, giảm độ trễ và phụ phí (overhead) nhờ tǎng số lượng gói mà TCP/IP có thể gửi trong một kết nối. Để có được những cải thiện về hiệu nǎng này, NLB thiết lập và quản lý một tập hợp các bộ đệm gói và các ký hiệu (descriptor) được sử dụng để phối hợp các hoạt động của TCP/IP và trình điều khiển NDIS. Phân phối l ưu lượng trong nhóm NLB sử dụng hai lớp broadcast hoặc multicast để phân phối đồng thời l ưu lượng mạng đến tất cả các host trong nhóm. Trong chế độ hoạt động mặc định l à unicast, NLB sẽ gán địa chỉ trạm làm việc (địa chỉ MAC) cho card mạng để card mạng có thể hoạt động (card n ày gọi là card nhóm ? cluster adapter), và tất cả các host trong nhóm đ ược gán cùng một địa chỉ MAC. Các gói đến do đó được nhận bởi tất cả các host trong nhóm và chuyển gói tới trình điều khiển cân bằng tải để lọc. Để đảm bảo tính duy nhất, địa chỉ MAC đ ược dẫn xuất từ địa chỉ IP chính của nhóm. Ví dụ, với địa chỉ IP chính của nhóm l à 1.2.3.4, địa chỉ MAC unicast được đặt là 02-BF-1-2-3-4. Trình điều khiển cân bằng tải sẽ tự động sửa địa chỉ MAC của card nhóm bằng cách thiết lập một thực thể đǎng ký và tái nạp trình điều khiển card nhóm. Hệ điều hành không cần phải khởi
động lại. Nếu các host trong cluster đ ược gắn vào một thiết bị chuyển mạch (swicth) chứ không phải một bộ tập trung (hub), việc sử dụng chung một địa chỉ MAC sẽ gây ra xung đột do các chuyển mạch lớp 2 chỉ có thể hoạt động khi các địa chỉ MAC nguồn tr ên tất cả các cổng của thiết bị chuyển mạch l à duy nhất. Để tránh điều này, NLB sửa địa chỉ MAC nguồn cho các gói đầu ra là duy nhất, địa chỉ MAC của nhóm là 02-BF-1-2-3-4 được chuyển thành 02-h- 1-2-3-4, trong đó h là mức ưu tiên của host trong nhóm. Kỹ thuật n ày ngǎn không cho thiết bị chuyển mạch tìm ra địa chỉ MAC thực sự của nhóm và kết quả là các gói đến nhóm được phân phối tới tất cả các cổng của thiết bị chuyển mạch. Nếu các host trong nhóm đ ược kết nối trực tiếp vào một hub, mặt nạ địa chỉ MAC nguồn của NLB trong chế độ unicast có thể đ ược vô hiệu hoá để tránh gây ra hi ện tượng tràn cho các thiết bị chuyển mạch ở đ ường lên (upstream). Điều này có thể thực hiện bằng cách thiết lập tham số đǎng ký NLB là MaskSourceMAC=0. Việc sử dụng hệ thống chuyển mạch đ ường lên ba mức cũng có thể hạn chế tr àn cho các thiết bị chuyển mạch. Chế độ unicast của NLB có thể làm vô hiệu hoá quá trình trao đổi thông tin giữa các host trong nhóm có sử dụng card nhóm. Khi các g ói của một host được gửi đi với địa chỉ MAC đích giống địa chỉ MAC nguồn, các gói n ày sẽ bị quay vòng (loop-back) giữa các tầng giao thức mạng bên trong hệ thống phía gửi và không bao giờ ra đến đường truyền. Hạn chế này có thể tránh được bằng cách thêm một card
mạng thứ hai cho mỗi host. Trong cấu hình này, NLB sử dụng một card mạng trên mạng con nhận các yêu cầu của client và một card mạng khác thường được đặt tách biệt trên mạng con cục bộ để trao đổi thông tin giữa các host trong nhóm và với các server cơ sở dữ liệu cũng như các file server gốc. NLB chỉ sử dụng card nhóm để truyền các bản tin "heartbeat" v à lưu lượng điều khiển từ xa. Chú ý rằng, trao đổi thông tin giữa các host trong nhóm v à các host ngoài nhóm không bao giờ bị ảnh hưởng bởi chế độ unicast của NLB. Lưu lượng mạng đến một địa chỉ IP d ành riêng cho host (trong card nhóm) được nhận bởi tất cả các host trong nhóm do chúng sử dụng chung một địa chỉ MAC. Do NLB không bao gi ờ cân bằng tải l ưu lượng đối với các địa chỉ IP dành riêng, NLB sẽ lập tức phân phối lưu lượng này đến TCP/IP trên host đã định. Các host khác trong nhóm coi l ưu lượng này là lưu lượng đã được cân bằng tải và sẽ loại bỏ lưu lượng này. Chú ý, nếu lưu lượng mạng đến quá lớn đối với các địa chỉ IP dành riêng c ó thể ảnh hưởng đến hiệu nǎng khi hệ thống NLB hoạt động trong chế độ unicast (tuỳ theo sự cần thiết đối với TCP/IP trong việc loại bỏ các gói không mong muốn). NLB cung cấp chế độ thứ hai để phân phối lưu lượng mạng đến các host trong nhóm, chế độ multica st. Chế độ này gán địa chỉ multicast 2 lớp cho card nhóm thay vì thay đổi địa chỉ trạm làm việc của card. Ví dụ, địa chỉ MAC multicast sẽ đ ược gán là 03-BF-1-2-3-4 tương ứng với địa chỉ IP chính là 1.2.3.4. Do mỗi host trong nhóm có một địa
chỉ trạm làm việc duy nhất, chế độ n ày không cần một bộ card mạng thứ hai để trao đổi thông tin giữa các host trong nhóm và nó cũng không có bất cứ ảnh hưởng nào đến hiệu nǎng của toàn hệ thống do việc sử dụng các địa chỉ IP dành riêng. Chế độ unicast của NLB gây ra tràn trên switch do sự phân phối đồng thời lưu lượng mạng trên tất cả các cổng. Tuy nhiên, chế độ multicast của NLB đưa ra cơ hội hạn chế tràn switch để người quản trị hệ thống có thể cấu hình một mạng LAN ảo trên switch cho các cổng tương ứng với các host. Có thể làm được điều này bằng cách lập trình cho switch hoặc sử dụng giao thức IGMP hoặc giao thức GARP, GMRP. NLB cần triển khai chức nǎng ARP để đảm bảo rằng địa chỉ IP chính của nhóm và các địa chỉ IP ảo khác có thể phân giải sang địa chỉ MAC multicast của nhóm. (Địa chỉ IP dành riêng sẽ tiếp tục phân giải sang địa chỉ trạm làm việc của card nhóm). Thuật toán cân bằng tải NLB sử dụng thuật toán lọc phân tán hoàn toàn để ánh xạ các client đến các host trong nhóm. Thuật toán này cho phép các host trong nhóm đưa ra các quyết định cân bằng tải một cách độc lập và nhanh chóng cho t ừng gói đến. Nó được tối ưu hoá để cung cấp khả nǎng cân bằng tải một cách thống kê đối với một số lượng lớn các yêu cầu nhỏ do vô số client tạo ra, điển hình là đối với các Web server. Nếu số client và/hoặc các kết nối client tạo ra các tải quá chênh lệch nhau trên server, thuật toán cân bàng tải sẽ ít hiệu quả. Tuy nhiên, tính đơn giản và tốc độ của thuật toán cho phép cung cấp hiệu nǎng rất cao bao
gồm cả thông l ượng cao và thời gian đáp ứng ngắn trong một dải rộng các ứng dụng client/server thông dụng. NLB xử lý các yêu cầu của client bằng cách dẫn đường cho một tỉ lệ phần trǎm đã chọn những yêu cầu mới cho từng host trong nhóm. Thuật toán không đáp ứng những thay đổi về tải trên mỗi host (chẳng hạn như tải CPU hay vấn đề sử dụng bộ nhớ). Tuy nhiên, quá trình ánh xạ sẽ được thay đổi khi quan hệ th ành viên trong nhóm thay đổi và tỉ lệ phần trǎm tải phân bố sẽ được tái cân bằng. Khi xem xét một gói đến, tất cả các host thực hiện đồng thời việc ánh xạ thống kê để xác định nhanh chóng host nào sẽ xử lý gói đó. Quá trình ánh xạ sử dụng một hàm ngẫu nhiên để tính mức ưu tiên c ủa host dựa trên địa chỉ IP và cổng đến của client c ùng các thông tin trạng thái khác để tối ưu hoá việc cân bằng tải. Host tương ứng sẽ chuyển gói đó từ các tầng dưới lên tầng TCP/IP còn các host khác sẽ loại bỏ gói này. Quá trình ánh xạ không thay đổi trừ phi quan hệ giữa các host trong nhóm thay đổi, để đảm bảo rằng địa chỉ IP và cổng đến của client cho tr ước sẽ luôn được ánh xạ đến cùng một host trong nhóm. Tuy nhiên, host cụ thể trong nhóm m à địa chỉ IP và cổng đến của client ánh xạ tới không thể đ ược xác định trước do hàm ngẫu nhiên có tính đến quan hệ thành viên trong nhóm hi ện tại và quá khứ để tối thiểu hoá khả nǎng ánh xạ lại. Nhìn chung, chất lượng cân bằng tải được xác định một cách thống kê bởi số lượng client tạo ra yêu cầu. Như kết cấu tǎng giảm về số lượng client theo thống kê, sự đều đặn về chất l ượng của thuật toán
cân bằng tải sẽ thay đổi nhẹ. Để hoạt động cân bằng tải có độ chính xác cao trên mỗi host trong nhóm, một phần tài nguyên hệ thống sẽ được sử dụng để đo và phản ứng trước những thay đổi của tải. Sự trả giá về hiệu nǎng này phải được cân nhắc so với lợi ích của việc tối đa hoá khả nǎng sử dụng cá c tài nguyên trong nhóm (về cơ bản là CPU và bộ nhớ). Trong bất cứ trường hợp nào, việc sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên server phải được duy trì để có thể phục vụ cho các tải client khác trong tr ường hợp xảy ra lỗi. Khi một host mới tham gia vào nhóm, nó sẽ kích hoạt quá trình hội tụ và một quan hệ thành viên mới trong nhóm sẽ được tính toán. Khi quá trình hội tụ hoàn thành, một phần tối thiểu client sẽ đ ược ánh xạ tới host mới. NLB d ò các kết nối TCP trên mỗi host và sau khi kết nối TCP hiện tại của ch úng hoàn thành, kết nối tiếp theo từ các client bị ảnh h ưởng sẽ được xử lý bởi host mới. Do đó, các host nên được bổ sung vào nhóm tại những thời điểm tải tǎng quá mạnh nhằm tối thiểu hoá hiện tượng ngắt quãng các phiên. Để tránh vấn đề này, trạng thái phiên phải được quản lý bởi ứng dụng server sao cho nó có thể đ ược tái cấu trúc hay được trả lại từ bất kỳ một host nào trong nhóm. Ví dụ, trạng thái phiên có thể được đẩy đến server cơ sở dữ liệu và lưu trong các cookies c ủa client. Quá trình hội tụ Các host trong nhóm trao đổi định kỳ các bản tin "heartbeat" multicast hoặc broadcast với nhau. Điều này cho phép các host có th ể giám sát trạng thái của nhóm. Khi trạng thái của nhóm thay đổi (chẳng hạn nh ư khi có
host gặp trục trặc, rời khỏi hoặc tham gia vào nhóm), NLB kích hoạt một chu trình gọi là hội tụ trong đó các host trao đổi bản tin "heartbeat" để định ra một trạng thái mới, bền vững cho nhóm. Khi tất cả các đạt đ ược sự "nhất trí" trạng thái mới của chúng sẽ được thiết lập và những thay đổi này sẽ được lưu vào nhật ký sự kiện. Trong quá trình hội tụ, các host tiếp tục xử lý l ưu lượng mạng đến như mọi khi ngoại trừ l ưu lượng đến host bị lỗi không nhận đ ược dịch vụ. Quá trình hội tụ kết thúc khi tất cả các host trong nhóm có đ ược một quan hệ thành viên ổn định trong vòng một vài chu kỳ heartbeat. Khi hoàn thành quá trình hội tụ, lưu lượng đến host bị lỗi sẽ được tái phân phối cho các host c òn lại. Nếu một host được thêm vào nhóm, quá trình h ội tụ cho phép host này nhận được phần tải của nó trong l ưu lượng đã được cân bằng. Việc mở rộng nhóm không ảnh hưởng đến các hoạt động của nhóm và theo một cách hoàn toàn trong suốt đối với tất cả các Internet client cũng nh ư trước các chương trình phần mềm server. Tuy nhiên, nó có thể ảnh hưởng đến các phiên client vì các client có thể phải tái ánh xạ tới các host khác trong nhóm. Trong chế độ unicast, mỗi host sẽ phát quảng bá (broadcast) bản tin "heartbeat" theo chu kỳ. Còn trong chế độ multicast, nó sẽ phát các bản tin này ở chế độ multicast. Mỗi bản tin "heartbeat" chiếm một khung Ethernet và được gắn thêm địa chỉ IP chính của nhóm nhằm cho phép nhiều nhóm có thể cùng tồn tại trên cùng một mạng con. Bản tin "heartbeat" của NLB của Microsoft đ ược gán một giá trị
0x886F. Chu kỳ gửi các bản tin này mặc định là 01 giây. Giá trị này có thể thay đổi. Trong quá trình hội tụ, chu kỳ này được giảm xuống chỉ c òn một nửa để đẩy nhanh việc hoàn tất quá trình này. Thậm chí, đối với các cluster lớn, bǎng thông cần thiết để truyền các bản tin "heartbeat" rất thấp (24kBytes/s cho một cluster 16 đường). Để có thể khởi tạo quá trình hội tụ, theo mặc định cần 05 bản tin heartbeat không đ ược nhận. Giá trị này có thể thay đổi. Điều khiển từ xa Cơ chế điều khiển từ xa của NLB sử dụng giao thức UDP và được gán cổng dịch vụ #2504. Các gói dữ li ệu điều khiển từ xa được gửi tới địa chỉ IP chính của nhóm. Do trình điều khiển trên mỗi host trong nhóm xử lý các gói này, chúng cần được định tuyến tới mạng con của nhóm (thay vì tới một mạng con gốc mà nhóm đó gắn vào). Khi các lệnh điều khiển từ xa được đưa ra trong nhóm, chúng sẽ được phát quảng bá trên mạng con cục bộ. Điều này đảm bảo tất cả các host trong nhóm đều có thể nhận đ ược chúng ngay cả khi nhóm chạy trong chế độ unicast. Hiệu nǎng cân bằng tải Vai tr ò của NLB tác động đến hiệu nǎng của hệ t hống có thể được đánh giá dựa trên bốn tiêu chí chính sau: - CPU overhead trên các host c ủa nhóm - Phần trǎm CPU cần thiết để phân tích và lọc các gói của mạng (càng thấp càng tốt). Tất cả các giải pháp cân bằng tải đều cần sử dụng một phần tài nguyên của hệ thống để xem xét gói đến v à đưa ra quyết định cân bằng tải và do đó ít nhiều ảnh hưởng đến hiệu nǎng của mạng. Giải pháp cân bằng tải dựa trên bộ điều phối cần kiểm tra, hiệu chỉnh và
truyền lại gói tới các host trong nhóm (th ường phải sửa đổi lại địa chỉ IP để tái định tuyến gói từ địa chỉ IP ảo tới địa chỉ IP của từng host cụ thể). Đối với NLB, nó phân phối đồng thời các gói đến tới tất cả các host trong nhóm v à áp dụng một thuật toán lọc để loại bỏ các gói không mong muốn... Quá tr ình lọc gây ảnh hưởng ít hơn so với quá trình tái định tuyến và kết quả là thời gian đáp ứng nhanh hơn với thông lượng toàn hệ thống cao hơn. - Thông lượng và thời gian đáp ứng yêu cầu NLB nâng cao hiệu nǎng hệ thống bằng cách tǎng thông lượng và tối thiểu hoá thời gian đáp ứng tới các yêu cầu của client. Khi nǎng lực của các host trong nhóm đ ược khai thác tối đa, nó sẽ không thể cung cấp thêm thông lượng và thời gian đáp ứng tǎng đột biến tuỳ theo độ trễ hàng đợi các yêu cầu của client. Bổ sung thêm host sẽ cho phép tǎng thông lượng và giảm thời gian đáp ứng. Nếu nhu cầu của khách h àng tiếp tục tǎng, các host sẽ được thêm vào cho đến khi mạng con bão hoà. Và nếu tải tiếp tục tǎng, cần sử dụng nhiều nhóm NLB và việc phân phối l ưu lượng giữa các host được thực hiện bằng kỹ thuật Round Robin DNS. Trên th ực tế, phương pháp này được sử dụng cho Web site của Microsoft www.microsoft.com, hiện th ường xuyên có 5 nhóm NLB, mỗi nhóm có 6 host và các host chạy ở mức 60% nǎng lực tối đa. - Bǎng thông sử dụng của Switch (Switch occupancy): T ỉ lệ bǎng thông của switch được sử dụng bởi quá trình làm tràn các yêu cầu của client. Kiến trúc lọc gói của NLB dựa trên mạng con broadcast để phân phối các yêu cầu của
client tới tất cả các host cùng lúc. Trong các nhóm nh ỏ, có thể sử dụng hub để kết nối các host. Với các nhóm lớn hơn, switch sẽ là sự lựa chọn. Và như mặc định, NLB sẽ tạo ra hiện t ượng "tràn" switch để có thể phân phối các yêu cầu của client tới tất cả các host c ùng lúc. Cần chắc chắn rằng hiện t ượng "tràn" switch không được vượt quá nǎng lực của switch, đặc biệt khi switch đ ược chia sẻ giữa nhóm và các máy tính ngoài nhóm. Bình th ường, bǎng thông sử dụng cho lưu lượng yêu cầu của client chỉ chiếm một tỉ lệ nhỏ trong tổng l ượng bǎng thông cần thiết cho quá trình truyền thông giữa server và client. Tuy nhiên quá trình "tràn" switch sẽ trở thành vấn đề trong những ứng dụng có tỉ lệ phần trǎm đáng kể lưu lượng mạng được dẫn tới nhóm (chẳng hạn nh ư quá trình upload file trong các ứng dụng FTP) hay khi nhiều nhóm sử dụng chung một switch. Trong những trường hợp này, chạy NLB trong chế độ multicast và thiết lập mạng LAN ảo để hạn chế tràn switch là biện pháp khắc phục rất hiệu quả khiếm khuyết này. Ngoài ra, tính khả mở của NLB quyết định khả nǎng cải thiện hiệu nǎng của hệ thống khi các host đ ược thêm vào nhóm. Kết luận Server đang là nền tảng phân phối các ứng dụng quan trọng, th ường xuyên và rộng khắp như Web, Streaming media, VPN. Như m ột phần tích hợp của Windows2000 Advanced Server và Datacenter Server, NLB cung c ấp một giải pháp lý tưởng, kinh tế để tǎng c ường tính khả mở và khả dụng cho các ứng dụng trên cả môi trường Internet và intranet. Tuy nhiên, ngoài nh ững ứng dụng
tích hợp trong Windows2000, NLB còn có thể tích hợp trong các hệ điều hành mạng và các ứng dụng chạy trên server khác m ột cách hiệu quả. Ngân Hà