Nếu bạn đang tìm hiểu về cơ sở hạ tầng web, khái niệm load balancing (cân bằng tải) có lẽ đã không còn xa lạ. Đây chính là “cảnh sát giao thông” của internet, đảm bảo các yêu cầu dữ liệu được phân phối đến đúng nơi mà không gây ùn tắc. Trong bài viết này, hãy cùng VietnamWorks inTECH khám phá các kỹ thuật cân bằng tải phổ biến và cách thiết lập chúng bằng NGINX.

1. Round Robin

Khi nào sử dụng: Khi bạn muốn phân phối yêu cầu đều nhau giữa các máy chủ có năng lực tương đương.

Cách hoạt động:
Giống như việc xếp hàng lần lượt, mỗi máy chủ sẽ nhận một yêu cầu theo thứ tự. Phương pháp này đơn giản và hiệu quả nếu các máy chủ có sức mạnh tương đương.

Nhược điểm: Không xét đến tải hoặc khả năng xử lý của từng máy chủ, có thể dẫn đến hiệu suất không đồng đều nếu các máy chủ khác nhau về năng lực.

Cách cấu hình trong NGINX:

upstream backend {

    server server1.example.com;

    server server2.example.com;

    server server3.example.com;

}

2. Least Connection

Khi nào sử dụng: Khi một số máy chủ bận hơn các máy khác.

Cách hoạt động: Phương pháp này gửi yêu cầu đến máy chủ có ít kết nối đang hoạt động nhất, giống như chọn quầy tính tiền ít khách nhất.

Nhược điểm: Nếu một máy chủ chậm hoặc yếu hơn, nó vẫn có thể bị quá tải vì có ít kết nối hơn.

Cách cấu hình trong NGINX:

upstream backend {

    least_conn;

    server server1.example.com;

    server server2.example.com;

    server server3.example.com;

}

3. Weighted Round Robin

Khi nào sử dụng: Khi các máy chủ có khả năng xử lý khác nhau.

Cách hoạt động: Giống như Round Robin, nhưng bạn có thể đặt trọng số cho từng máy chủ dựa trên năng lực của chúng.

Nhược điểm: Cần cấu hình và tinh chỉnh trọng số thủ công, đòi hỏi kiểm tra thường xuyên để đảm bảo cân bằng tải chính xác.

Cách cấu hình trong NGINX:

upstream backend {

    server server1.example.com weight=3;

    server server2.example.com weight=1;

    server server3.example.com weight=2;

}

4. Weighted Least Connection

Khi nào sử dụng: Khi môi trường của bạn có các máy chủ với tải và năng lực khác nhau.

Cách hoạt động: Kết hợp ưu điểm của Least Connection và Weighted Round Robin, đảm bảo phân phối hợp lý theo khả năng xử lý của máy chủ.

Nhược điểm: Yêu cầu cấu hình cẩn thận và theo dõi thường xuyên.

Cách cấu hình trong NGINX:

upstream backend {

    least_conn;

    server server1.example.com weight=3;

    server server2.example.com weight=1;

    server server3.example.com weight=2;

}

5. IP Hash

Khi nào sử dụng: Khi bạn muốn người dùng luôn được kết nối với cùng một máy chủ.

Cách hoạt động: Dựa trên địa chỉ IP của người dùng để quyết định máy chủ xử lý yêu cầu, đảm bảo tính nhất quán.

Nhược điểm: Có thể phân phối không đồng đều nếu nhiều người dùng chung một dải IP, và không xử lý tốt khi máy chủ gặp sự cố.

Cách cấu hình trong NGINX:

upstream backend {

    ip_hash;

    server server1.example.com;

    server server2.example.com;

    server server3.example.com;

}

6. Least Response Time

Khi nào sử dụng: Khi tốc độ phản hồi là ưu tiên hàng đầu.

Cách hoạt động: Gửi yêu cầu đến máy chủ phản hồi nhanh nhất. Mặc dù NGINX không hỗ trợ sẵn, bạn có thể sử dụng các module bên thứ ba như Nginx Upstream Fair Module.

Nhược điểm: Cần giám sát bổ sung và sử dụng module bên ngoài, có thể tăng độ phức tạp và rủi ro.

7. Random

Khi nào sử dụng: Khi bạn muốn thử nghiệm hoặc chỉ muốn phân phối ngẫu nhiên.

Cách hoạt động: Chọn ngẫu nhiên một máy chủ để xử lý mỗi yêu cầu. Cần sử dụng module bên thứ ba như Nginx Random Load Balancer Module.

Nhược điểm: Không phù hợp cho môi trường sản xuất, dễ dẫn đến phân phối tải không đồng đều.

8. Least Bandwidth

Khi nào sử dụng: Khi việc sử dụng băng thông giữa các máy chủ không đồng đều.

Cách hoạt động: Gửi yêu cầu đến máy chủ sử dụng ít băng thông nhất. Điều này đòi hỏi thiết lập tùy chỉnh với các công cụ giám sát.

Nhược điểm: Phức tạp trong việc triển khai và yêu cầu tài nguyên lớn.

Các thủ thuật cân bằng tải khác

• Dựa trên vị trí địa lý: Phân phối yêu cầu theo vị trí của người dùng, giúp giảm độ trễ.

• Consistent Hashing: Giữ các yêu cầu gửi đến cùng một máy chủ, ngay cả khi danh sách máy chủ thay đổi. Rất phù hợp với các hệ thống caching.

• Cân bằng tùy chỉnh: Tùy chỉnh bằng các script hoặc Lua scripting trong NGINX.

Lời kết

Chọn chiến lược cân bằng tải phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu ứng dụng của bạn. NGINX cung cấp sự linh hoạt cao, hỗ trợ nhiều phương pháp từ đơn giản đến phức tạp. Dù bạn chọn phương pháp nào, hãy luôn cân nhắc đến nhược điểm và lên kế hoạch xử lý hợp lý. Chúc bạn thành công trong hành trình tối ưu hóa hệ thống của mình!

VietnamWorks inTECH