[HA] – Sử dụng Anycast, OSPF, Quagga để load balancing cho hệ thống – P1

Đặt vấn đề: Cân bằng tải là một vấn đề muôn thuở đối với mọi hệ thống, đặc biệt là các hệt thống web server, api… Hiện nay, có nhiều cách để xây dựng một hệ thống cân bằng tải như HA proxy + Keepalived, Nginx + Keepalived.. Tuy nhiên, khi xây dựng các hệ thống trên, ta đều gặp một vấn đề chung là nếu sử dụng keepalived, một VIP được tạo ra, thì cùng lúc chỉ có 1 server Master chạy, server còn lại sẽ ở chế độ Standby -> Lãng phí tài nguyên.

Vậy, làm sao để cùng lúc các Server đều được sử dụng ?

Anycast’ing là một phương thức rất hay, kết hợp với OSPF và DNS giúp ta có thể giải quyết vấn đề ở trên.

Trước tiên, ta đi tìm hiểu các định nghĩa về anycast, ospf, và phần mềm định tuyến quagga.

  • Anycast: Là từ một nguồn có thể truyền tin tới một host gần nhất trong một nhóm các host được cấu hình cũng một địa chỉ IP. Sự khác nhau giữa anycast và multicast là thay vì chuyển tới tất cả các host trong nhóm, thì gói tin sẽ chỉ được chuyển tới host gần nhất trong bảng định tuyến. Đồng thời ở anycast, các host đều được cấu hình chung một địa chỉ Anycast giống nhau. Có thể hiểu thông qua mô hình sau:

Anycast được sử dụng để quảng bá một địa chỉ IP từ nhiều node khác nhau trong hệ thống mạng, với sự linh hoạt của giao thức dynamic routing, các gói tin sẽ được gửi tới node gần nhất.

Có thể ứng dụng Anycast trong một trường hợp cụ thể như sau: Một địa chỉ Anycast duy nhất sẽ được gán cùng lúc cho nhiều máy chủ cung cấp dịch vụ, các bộ định tuyến sẽ thực hiện công việc chọn đích đến tốt nhất và gần nhất, sau đó forward gói tin tới server đích đó.

IP Anycast thường được sử dụng hơn, nó được sử dụng cho dịch vụ DNS. DNS là một giao thức phản hồi duy nhất, không quan trọng response từ máy chủ. Vì DNS sử dụg UDP, không cần phải xác thực việc kết nối như TCP.

Anycast không được thiết kế để loadbalancing, mục đích chính của nó là giảm độ trễ và dư thừa khi định tuyến. Tuy nhiên phụ thuộc vào cách cấu hình, anycast có thể loadbalancing nhẹ.

Thêm một IP anycast của một domain vào hệ thống khai báo DNS, sau đó có thể sử dụng các giao thức định tuyến như RIP, OSPF hoặc BGP.

Cần có các phần mềm định tuyến hỗ trợ việc cấu hình các giao thức trên dưới Server như Quagga Routing.

  • Giao thức OSPF

OSPF – Open Shortest Path First là một giao thức định tuyến link-state. Mỗi khi router chạy giao thức sẽ gửi các trạng thái đường link của nó cho tất cả các router trong vùng (area). Các gói tin LSA (Link State Advertisement) được quảng bá cho các Router khác. Sau một thời gian trao đổi, các router sẽ đồng nhất bảng trạng thái đường link (Link State Database – LSDB) với nhau, mỗi router sẽ có bản đồ mạng của cả vùng. Từ đó chạy giải thuật Dijkstra tính toán ra đường đi ngắn nhất.

  • OSPF cos AD = 110
  • Metric (cost) được tính theo bandwith trên cổng chạy OSPF
  • Chạy trên nền IP, protocol number = 89

Các bước hoạt động OSPF:

  1. Bầu chọn Router – id.
  2. Thiết lập quan hệ láng giềng (neighbor).
  3. Trao đổi LSDB.
  4. Tính toán xây dựng bảng định tuyến
  • Quagga Routing

Quagga là một phần mềm routing mà nguồn mở, cung cấp cách hỗ trợ triển khai OSPFv2, OSPFv3, RIP và BGP-4 trên các nền tảng Unix như FreeBSD, Linux, Solaris and NetBSD.

Kiến trúc của Quagga gồm một core daemon, gọi là zebra. Zebra có nhiệm vụ giả lập như một router, thực hiện quản lý, update các giao thức định tuyến và truyền thông định tuyến. Ngoài ra còn có các daemon khác quản lý giao thức định tuyến được liệt kê như trên ospfd, ripd, bgpd…

Quagga được cấu hình thông qua một giao diện dòng lệnh CLI (gọi là ‘vty’). Ngoài ra có thêm công cụ ‘vtysh’, giúp quản lý tập trung các hoạt động của Quagga daemon.

Sau đây là mô hình thực tế của hệ thống loadbalancer của chúng ta như sau:

Ở phần hai, tôi sẽ hướng dẫn chi tiết về việc cấu hình Anycast, OSPF, và Quagga để load balancing cho hệ thống.


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *