ไทย

คู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับเทคนิคการจัดสรรโหลด อัลกอริทึม และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการกระจายปริมาณการใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพในเซิร์ฟเวอร์ในแอปพลิเคชันระดับโลก

การจัดสรรโหลด: การควบคุมการกระจายปริมาณการใช้งานสำหรับแอปพลิเคชันระดับโลก

ในโลกที่เชื่อมต่อถึงกันในปัจจุบัน แอปพลิเคชันต้องจัดการกับปริมาณการใช้งานที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง พร้อมทั้งรักษาประสิทธิภาพและความพร้อมใช้งานที่ดีที่สุด การจัดสรรโหลดเป็นเทคนิคที่สำคัญสำหรับการกระจายปริมาณการใช้งานนี้อย่างมีประสิทธิภาพในเซิร์ฟเวอร์หลายเครื่อง ป้องกันไม่ให้เซิร์ฟเวอร์ใดเซิร์ฟเวอร์หนึ่งโอเวอร์โหลด บทความนี้ให้ภาพรวมที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการจัดสรรโหลด ประโยชน์ต่างๆ อัลกอริทึมต่างๆ และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการนำไปใช้ในแอปพลิเคชันระดับโลก

การจัดสรรโหลดคืออะไร

การจัดสรรโหลดคือกระบวนการกระจายปริมาณการใช้งานเครือข่ายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งกลุ่มเซิร์ฟเวอร์ แทนที่จะส่งคำขอขาเข้าไปยังเซิร์ฟเวอร์เดียว ตัวจัดสรรโหลดจะกระจายคำขอไปยังเซิร์ฟเวอร์หลายเครื่อง ทำให้มั่นใจได้ว่าไม่มีเซิร์ฟเวอร์ใดโอเวอร์โหลด สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพแอปพลิเคชัน ความพร้อมใช้งาน และความสามารถในการปรับขนาด

ลองนึกภาพร้านอาหารที่วุ่นวาย (แอปพลิเคชันของคุณ) ที่มีพนักงานเสิร์ฟเพียงคนเดียว (เซิร์ฟเวอร์) ในช่วงเวลาเร่งด่วน ลูกค้าจะต้องรอคิวนานและได้รับการบริการที่ไม่ดี ทีนี้ ลองนึกภาพว่าร้านอาหารมีพนักงานเสิร์ฟหลายคน (เซิร์ฟเวอร์) และโฮสต์ (ตัวจัดสรรโหลด) ที่นำลูกค้าไปยังพนักงานเสิร์ฟที่ว่าง นี่คือวิธีการทำงานของการจัดสรรโหลดโดยพื้นฐาน

เหตุใดการจัดสรรโหลดจึงมีความสำคัญ

การจัดสรรโหลดมีประโยชน์มากมาย รวมถึง:

ประเภทของตัวจัดสรรโหลด

ตัวจัดสรรโหลดสามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภทตามฟังก์ชันการทำงานและการปรับใช้:

ตัวจัดสรรโหลดฮาร์ดแวร์

ตัวจัดสรรโหลดฮาร์ดแวร์เป็นอุปกรณ์ทางกายภาพเฉพาะที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการจัดสรรโหลด มีประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูง แต่มีราคาแพงและต้องใช้ความเชี่ยวชาญเฉพาะทางในการจัดการ ตัวอย่าง ได้แก่ อุปกรณ์จาก F5 Networks (ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของ Keysight Technologies) และ Citrix

ตัวจัดสรรโหลดซอฟต์แวร์

ตัวจัดสรรโหลดซอฟต์แวร์เป็นแอปพลิเคชันที่ทำงานบนเซิร์ฟเวอร์มาตรฐาน มีความยืดหยุ่นและคุ้มค่ากว่าตัวจัดสรรโหลดฮาร์ดแวร์ แต่อาจไม่มีประสิทธิภาพในระดับเดียวกัน ตัวจัดสรรโหลดซอฟต์แวร์ยอดนิยม ได้แก่ HAProxy, Nginx และ Apache

ตัวจัดสรรโหลดบนคลาวด์

ตัวจัดสรรโหลดบนคลาวด์นำเสนอเป็นบริการโดยผู้ให้บริการคลาวด์ เช่น Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure และ Google Cloud Platform (GCP) มีความสามารถในการปรับขนาดได้สูงและจัดการได้ง่าย ทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับแอปพลิเคชันบนคลาวด์ AWS เสนอ Elastic Load Balancing (ELB), Azure เสนอ Azure Load Balancer และ GCP เสนอ Cloud Load Balancing

ตัวจัดสรรโหลดเซิร์ฟเวอร์ทั่วโลก (GSLB)

GSLB กระจายปริมาณการใช้งานไปยังศูนย์ข้อมูลที่กระจายอยู่ตามภูมิศาสตร์ต่างๆ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความพร้อมใช้งานของแอปพลิเคชันและประสิทธิภาพสำหรับผู้ใช้ทั่วโลก หากศูนย์ข้อมูลแห่งหนึ่งล้มเหลว GSLB จะเปลี่ยนเส้นทางการรับส่งข้อมูลไปยังศูนย์ข้อมูลที่ใช้งานได้ที่เหลือโดยอัตโนมัติ นอกจากนี้ GSLB ยังช่วยลดเวลาแฝงโดยนำผู้ใช้ไปยังศูนย์ข้อมูลที่อยู่ใกล้พวกเขามากที่สุด ตัวอย่าง ได้แก่ โซลูชันจาก Akamai และ Cloudflare ผู้ให้บริการคลาวด์หลายรายเช่น AWS และ Azure ยังเสนอบริการ GSLB อีกด้วย

อัลกอริทึมการจัดสรรโหลด

อัลกอริทึมการจัดสรรโหลดจะกำหนดวิธีการกระจายปริมาณการใช้งานไปยังเซิร์ฟเวอร์ในพูล มีอัลกอริทึมที่แตกต่างกันหลายแบบ ซึ่งแต่ละแบบมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง

Round Robin

Round Robin กระจายปริมาณการใช้งานไปยังแต่ละเซิร์ฟเวอร์ในพูลตามลำดับ เป็นอัลกอริทึมการจัดสรรโหลดที่ง่ายที่สุดและง่ายต่อการนำไปใช้ อย่างไรก็ตาม ไม่ได้คำนึงถึงโหลดปัจจุบันในแต่ละเซิร์ฟเวอร์ ดังนั้นจึงอาจไม่ใช่ อัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในทุกกรณี ตัวอย่างเช่น หากเซิร์ฟเวอร์ A กำลังจัดการงานที่ต้องใช้การประมวลผลสูง Round Robin จะยังคงส่งปริมาณการใช้งานในปริมาณเท่าเดิมไปยังเซิร์ฟเวอร์ B ซึ่งจัดการงานที่ต้องการน้อยกว่า

Weighted Round Robin

Weighted Round Robin เป็นรูปแบบหนึ่งของ Round Robin ที่ช่วยให้คุณกำหนดน้ำหนักที่แตกต่างกันให้กับแต่ละเซิร์ฟเวอร์ เซิร์ฟเวอร์ที่มีน้ำหนักสูงกว่าจะได้รับการรับส่งข้อมูลมากกว่าเซิร์ฟเวอร์ที่มีน้ำหนักต่ำกว่า สิ่งนี้ช่วยให้คุณคำนึงถึงความจุของแต่ละเซิร์ฟเวอร์และกระจายปริมาณการใช้งานตามนั้น ตัวอย่างเช่น เซิร์ฟเวอร์ที่มี RAM และพลังงาน CPU มากกว่าสามารถกำหนดน้ำหนักที่สูงกว่าได้

Least Connections

Least Connections นำการรับส่งข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์ที่มีการเชื่อมต่อน้อยที่สุด อัลกอริทึมนี้คำนึงถึงโหลดปัจจุบันในแต่ละเซิร์ฟเวอร์และกระจายปริมาณการใช้งานตามนั้น โดยทั่วไปจะมีประสิทธิภาพมากกว่า Round Robin โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเซิร์ฟเวอร์จัดการคำขอที่มีระยะเวลาต่างกัน อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องให้ตัวจัดสรรโหลดติดตามจำนวนการเชื่อมต่อที่ใช้งานอยู่สำหรับแต่ละเซิร์ฟเวอร์ ซึ่งอาจเพิ่มค่าใช้จ่ายได้

Least Response Time

Least Response Time นำการรับส่งข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์ที่มีเวลาตอบสนองเร็วที่สุด อัลกอริทึมนี้คำนึงถึงทั้งโหลดปัจจุบันในแต่ละเซิร์ฟเวอร์และความเร็วในการประมวลผลคำขอ โดยทั่วไปเป็นอัลกอริทึมการจัดสรรโหลดที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด แต่ยังต้องการให้ตัวจัดสรรโหลดตรวจสอบเวลาตอบสนองของแต่ละเซิร์ฟเวอร์ ซึ่งอาจเพิ่มค่าใช้จ่ายจำนวนมาก

IP Hash

IP Hash ใช้ที่อยู่ IP ของไคลเอ็นต์เพื่อกำหนดว่าจะส่งคำขอไปยังเซิร์ฟเวอร์ใด สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าคำขอทั้งหมดจากไคลเอ็นต์เดียวกันจะถูกส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์เดียวกันเสมอ สิ่งนี้มีประโยชน์สำหรับแอปพลิเคชันที่อาศัยการคงอยู่ของเซสชัน โดยที่ไคลเอ็นต์จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์เดียวกันตลอดระยะเวลาของเซสชัน อย่างไรก็ตาม หากไคลเอ็นต์จำนวนมากมาจากที่อยู่ IP เดียวกัน (เช่น อยู่เบื้องหลังเกตเวย์ NAT) อัลกอริทึมนี้อาจนำไปสู่การกระจายปริมาณการใช้งานที่ไม่สม่ำเสมอ

URL Hash

URL Hash ใช้ URL ของคำขอเพื่อกำหนดว่าจะส่งคำขอไปยังเซิร์ฟเวอร์ใด สิ่งนี้มีประโยชน์สำหรับการแคชเนื้อหาแบบคงที่ เนื่องจากคำขอทั้งหมดสำหรับ URL เดียวกันจะถูกส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์เดียวกัน ทำให้เซิร์ฟเวอร์สามารถแคชเนื้อหาและให้บริการได้เร็วขึ้น เช่นเดียวกับ IP Hash หากมีการเข้าถึง URL ย่อยจำนวนเล็กน้อยอย่างหนักหน่วง สิ่งนี้อาจนำไปสู่การกระจายที่ไม่สม่ำเสมอ

การกำหนดเส้นทางตามตำแหน่งทางภูมิศาสตร์

การกำหนดเส้นทางตามตำแหน่งทางภูมิศาสตร์นำการรับส่งข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์ที่อยู่ใกล้กับไคลเอ็นต์มากที่สุดทางภูมิศาสตร์ สิ่งนี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันได้โดยการลดเวลาแฝง ตัวอย่างเช่น ผู้ใช้ในยุโรปจะถูกนำไปยังเซิร์ฟเวอร์ในยุโรป ในขณะที่ผู้ใช้ในเอเชียจะถูกนำไปยังเซิร์ฟเวอร์ในเอเชีย นี่เป็นองค์ประกอบสำคัญของโซลูชัน GSLB

การนำการจัดสรรโหลดไปใช้

การนำการจัดสรรโหลดไปใช้มีหลายขั้นตอน:

  1. เลือกตัวจัดสรรโหลด: เลือกประเภทของตัวจัดสรรโหลดที่ตรงกับความต้องการของคุณมากที่สุด โดยพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพ ค่าใช้จ่าย และความง่ายในการจัดการ
  2. กำหนดค่าตัวจัดสรรโหลด: กำหนดค่าตัวจัดสรรโหลดด้วยการตั้งค่าที่เหมาะสม รวมถึงที่อยู่ IP ของเซิร์ฟเวอร์ในพูล อัลกอริทึมการจัดสรรโหลด และพารามิเตอร์การตรวจสอบสถานะ
  3. กำหนดค่าการตรวจสอบสถานะ: การตรวจสอบสถานะใช้เพื่อตรวจสอบสถานะของเซิร์ฟเวอร์ในพูล ตัวจัดสรรโหลดจะส่งปริมาณการใช้งานไปยังเซิร์ฟเวอร์ที่ถือว่าอยู่ในสถานะดีเท่านั้น การตรวจสอบสถานะทั่วไป ได้แก่ การ Ping เซิร์ฟเวอร์ การตรวจสอบสถานะของพอร์ตเฉพาะ หรือการส่งคำขอไปยัง URL เฉพาะ
  4. ตรวจสอบตัวจัดสรรโหลด: ตรวจสอบตัวจัดสรรโหลดเพื่อให้แน่ใจว่าทำงานได้อย่างถูกต้องและปริมาณการใช้งานกระจายอย่างสม่ำเสมอในเซิร์ฟเวอร์ในพูล สามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือตรวจสอบที่ผู้จำหน่ายตัวจัดสรรโหลดให้มา หรือใช้โซลูชันการตรวจสอบของบุคคลที่สาม

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการจัดสรรโหลด

เพื่อให้แน่ใจว่าการใช้งานการจัดสรรโหลดของคุณมีประสิทธิภาพ ให้ปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดเหล่านี้:

ตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริง

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริงบางส่วนเกี่ยวกับวิธีการใช้การจัดสรรโหลดในอุตสาหกรรมต่างๆ:

การจัดสรรโหลดเซิร์ฟเวอร์ทั่วโลก (GSLB) โดยละเอียด

การจัดสรรโหลดเซิร์ฟเวอร์ทั่วโลก (GSLB) เป็นรูปแบบพิเศษของการจัดสรรโหลดที่กระจายปริมาณการใช้งานไปยังศูนย์ข้อมูลหรือภูมิภาคคลาวด์ที่กระจายอยู่ตามภูมิศาสตร์ต่างๆ มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการความพร้อมใช้งานสูงและประสิทธิภาพสำหรับผู้ใช้ทั่วโลก

ประโยชน์ของ GSLB

ข้อควรพิจารณาในการใช้งาน GSLB

วิธีการกำหนดเส้นทาง GSLB

การจัดสรรโหลดในคลาวด์

ผู้ให้บริการคลาวด์เสนอบริการจัดสรรโหลดที่แข็งแกร่งซึ่งง่ายต่อการปรับใช้และจัดการ บริการเหล่านี้โดยทั่วไปสามารถปรับขนาดได้สูงและคุ้มค่า

AWS Elastic Load Balancing (ELB)

AWS ELB เสนอตัวจัดสรรโหลดหลายประเภท:

Azure Load Balancer

Azure Load Balancer เสนอความสามารถในการจัดสรรโหลดทั้งภายในและภายนอก รองรับอัลกอริทึมการจัดสรรโหลดและตัวเลือกการตรวจสอบสถานะต่างๆ

Google Cloud Load Balancing

Google Cloud Load Balancing เสนอตัวจัดสรรโหลดหลายประเภท ได้แก่:

สรุป

การจัดสรรโหลดเป็นเทคนิคที่จำเป็นในการรับประกันประสิทธิภาพ ความพร้อมใช้งาน และความสามารถในการปรับขนาดของแอปพลิเคชันสมัยใหม่ การกระจายปริมาณการใช้งานอย่างสม่ำเสมอในเซิร์ฟเวอร์หลายเครื่อง การจัดสรรโหลดจะป้องกันไม่ให้เซิร์ฟเวอร์ใดเซิร์ฟเวอร์หนึ่งโอเวอร์โหลด และทำให้มั่นใจได้ว่าผู้ใช้จะได้รับประสบการณ์ที่ราบรื่นและตอบสนอง ไม่ว่าคุณจะใช้งานเว็บไซต์ขนาดเล็กหรือแอปพลิเคชันระดับองค์กรขนาดใหญ่ การจัดสรรโหลดเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของโครงสร้างพื้นฐานของคุณ การทำความเข้าใจประเภทต่างๆ ของตัวจัดสรรโหลด อัลกอริทึม และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการนำโซลูชันการจัดสรรโหลดที่มีประสิทธิภาพไปใช้ซึ่งตรงกับความต้องการเฉพาะของคุณ

เมื่อแอปพลิเคชันมีความเป็นสากลมากขึ้น การจัดสรรโหลดเซิร์ฟเวอร์ทั่วโลก (GSLB) ก็ยิ่งมีความสำคัญมากขึ้น การกระจายปริมาณการใช้งานในศูนย์ข้อมูลที่กระจายอยู่ตามภูมิศาสตร์ต่างๆ GSLB ทำให้มั่นใจได้ว่าผู้ใช้ทั่วโลกจะได้รับประสบการณ์ที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ แม้ในกรณีที่เกิดการหยุดทำงานของศูนย์ข้อมูลหรือการหยุดชะงักของเครือข่าย การยอมรับการจัดสรรโหลด รวมถึง GSLB เมื่อเหมาะสม เป็นขั้นตอนสำคัญในการสร้างแอปพลิเคชันที่ยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพสูงสำหรับผู้ชมทั่วโลก