Load Balancer so với Reverse Proxy: Hiệu suất & Bảo mật Web

Load Balancer là gì?

Bộ cân bằng tải là một công cụ quan trọng được sử dụng khi một trang web có lưu lượng truy cập cao và yêu cầu hỗ trợ của nhiều máy chủ. Công cụ này đảm bảo không có máy chủ nào bị quá tải, điều này có thể làm chậm quá trình xử lý và nâng cao độ tin cậy của trang web bằng cách ngăn ngừa gián đoạn dịch vụ nếu một máy chủ gặp sự cố. Thông thường, tất cả các máy chủ đều chứa cùng một dữ liệu và vai trò của bộ cân bằng tải là phân phối đều lưu lượng giữa chúng. Việc phân phối này đảm bảo không có máy chủ nào bị quá tải, mỗi máy chủ đều được sử dụng hiệu quả và người dùng có thời gian phản hồi nhanh hơn.

Bộ cân bằng tải sử dụng các phương pháp khác nhau để quyết định cách phân phối lưu lượng trên các máy chủ. Một số phương pháp bao gồm vòng tròn, phương pháp này gửi yêu cầu đến từng máy chủ theo lượt, và ít kết nối nhất, phương pháp này gửi yêu cầu mới đến các máy chủ có ít người dùng hiện tại nhất. Việc quản lý thông minh này giúp máy chủ hoạt động trơn tru và có thể nhanh chóng chuyển người dùng sang các máy chủ ít bận hơn khi cần.

Cách hoạt động của Load Balancer

Load balancer giúp phân phối các yêu cầu của người dùng trên nhiều máy chủ để đảm bảo rằng không máy chủ nào bị quá tải, và trang web luôn phản hồi nhanh. Quy trình hoạt động cơ bản như sau:

• Người dùng nhập địa chỉ URL của trang web vào trình duyệt và gửi một yêu cầu (ví dụ: HTTP request).
• Load balancer nhận yêu cầu này từ người dùng.
• Nó lựa chọn một máy chủ trong nhóm để xử lý yêu cầu đó.
• Máy chủ được chọn sẽ xử lý yêu cầu và gửi dữ liệu (chẳng hạn như trang web) trở lại cho load balancer.
• Cuối cùng, load balancer chuyển dữ liệu đó đến trình duyệt của người dùng để hiển thị nội dung.

Mặc dù ví dụ trên nói về các yêu cầu web, load balancer còn có thể xử lý nhiều loại lưu lượng mạng khác và hỗ trợ nhiều giao thức khác nhau, tùy theo nhu cầu cụ thể.

Thuật toán mà load balancer sử dụng (như round-robin hay least connections) quyết định máy chủ nào sẽ nhận yêu cầu tiếp theo, giúp tối ưu hóa hiệu năng và thời gian phản hồi của hệ thống.

Khi nào nên sử dụng Load Balancer?

Việc quyết định khi nào cần triển khai load balancer phụ thuộc vào nhu cầu quản lý lưu lượng lớn và duy trì hoạt động ổn định, hiệu quả của máy chủ. Dưới đây là những tình huống phổ biến khi load balancer trở nên cần thiết:

• Đảm bảo độ tin cậy và khả năng mở rộng của ứng dụng: Khi trang web hoặc ứng dụng phát triển và thu hút lượng truy cập lớn hơn, load balancer giúp phân phối lưu lượng này qua nhiều máy chủ, tránh nghẽn cổ chai, duy trì hiệu năng khi nhu cầu tăng.
• Quản lý phiên người dùng hoặc trạng thái ứng dụng: Trong các hệ thống có phiên đăng nhập liên tục, load balancer có thể duy trì dữ liệu phiên trên nhiều máy chủ mà không làm mất thông tin người dùng.
• Tăng khả năng chịu lỗi (Fault Tolerance): Nếu một máy chủ gặp sự cố, load balancer sẽ nhanh chóng chuyển lưu lượng sang các máy chủ khác, giảm thiểu gián đoạn dịch vụ.
• Tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên: Load balancer đảm bảo mọi máy chủ được sử dụng hợp lý, không máy nào bị nhàn rỗi hoặc quá tải, giúp hệ thống đạt hiệu suất tối đa.

Reverse Proxy là gì?

Khác với load balancer thường được dùng trong môi trường có nhiều máy chủ, reverse proxy vẫn mang lại lợi ích ngay cả khi chỉ có một máy chủ web hoặc ứng dụng. Hãy hình dung reverse proxy như “bộ mặt công khai của website”. Đó là địa chỉ mà người dùng tương tác, nằm ở rìa mạng, chịu trách nhiệm xử lý các yêu cầu đến từ trình duyệt hoặc ứng dụng di động.

Một trong những ưu điểm nổi bật của reverse proxy là khả năng tăng hiệu suất website thông qua caching, lưu trữ các nội dung thường xuyên được yêu cầu. Khi người dùng yêu cầu cùng nội dung lần sau, reverse proxy sẽ phản hồi trực tiếp mà không cần truy vấn máy chủ gốc, giúp giảm tải cho máy chủ web và rút ngắn thời gian phản hồi.

Cách hoạt động của Reverse Proxy

Reverse proxy điều phối việc giao tiếp giữa người dùng và máy chủ web. Quy trình hoạt động như sau:

• Yêu cầu của người dùng: Người dùng nhập URL vào trình duyệt, gửi yêu cầu HTTP (thường qua tường lửa).
• Xử lý yêu cầu: Reverse proxy nhận yêu cầu trước khi nó đến được máy chủ gốc.
• Ra quyết định: Reverse proxy kiểm tra và quyết định có cho phép yêu cầu đi tiếp hay không, dựa trên các quy tắc định sẵn. Nếu hợp lệ, nó chuyển yêu cầu đến máy chủ; nếu không, nó trả về lỗi hoặc chuyển hướng.
• Phản hồi từ máy chủ: Máy chủ web xử lý yêu cầu và gửi dữ liệu trở lại reverse proxy.
• Phân phối nội dung: Cuối cùng, reverse proxy gửi dữ liệu đó đến trình duyệt người dùng, hoàn tất vòng giao tiếp.

Tên gọi “reverse proxy” xuất phát từ vị trí của nó so với “forward proxy”. Trong khi forward proxy nằm giữa người dùng và internet để kiểm soát lưu lượng đi ra, reverse proxy nằm ở rìa mạng, điều phối lưu lượng đi vào nhằm bảo vệ và giảm tải cho máy chủ web.

Khi nào nên sử dụng Reverse Proxy?

Reverse proxy đặc biệt hữu ích trong các môi trường đòi hỏi kiểm soát lưu lượng truy cập ứng dụng và tăng cường bảo mật. Một số trường hợp sử dụng phổ biến gồm:

• Caching nội dung: Lưu trữ bản sao của các nội dung thường xuyên được truy cập, giúp tăng tốc độ tải trang và giảm truy vấn lặp lại đến máy chủ gốc.
• Mã hóa và giải mã dữ liệu: Reverse proxy có thể đảm nhận việc mã hóa/giải mã dữ liệu, thêm một lớp bảo mật quan trọng cho việc truyền thông tin nhạy cảm giữa người dùng và máy chủ.
• Quản lý kết nối SSL: Reverse proxy xử lý việc mã hóa SSL/TLS, giảm tải khối lượng tính toán cho máy chủ gốc, giúp quản lý chứng chỉ và kết nối bảo mật hiệu quả hơn.
• Kiểm tra nội dung sâu và tường lửa ứng dụng (Application Firewall): Reverse proxy có thể kiểm tra kỹ nội dung yêu cầu trước khi cho phép truy cập vào máy chủ, từ đó ngăn chặn các yêu cầu độc hại và bảo vệ ứng dụng khỏi tấn công.

So sánh Bộ cân bằng tải và Proxy ngược

• Phân phối lưu lượng: Vai trò cốt lõi của bộ cân bằng tải là phân phối lưu lượng mạng đến đồng đều trên nhiều máy chủ. Điều này rất cần thiết trong các tình huống nhiều máy chủ phải đối mặt với lưu lượng truy cập cao, đảm bảo không có máy chủ nào bị quá tải. Ngược lại, proxy ngược được tối ưu hóa cho việc lưu trữ đệm và phân phối nội dung hiệu quả, khiến chúng trở nên lý tưởng để quản lý các yêu cầu nội dung tĩnh từ một nguồn duy nhất.
• Bảo mật và Ẩn danh:  Cả bộ cân bằng tải và proxy ngược đều tăng cường bảo mật bằng cách giảm thiểu các rủi ro như tấn công DDoS. Tuy nhiên, proxy ngược mang lại lợi thế bổ sung là tính ẩn danh. Bằng cách che giấu địa chỉ IP của máy chủ gốc và định tuyến lưu lượng truy cập bên ngoài đến qua proxy trước, chúng làm phức tạp nhiệm vụ của những kẻ tấn công tiềm năng khi cố gắng xác định vị trí máy chủ gốc.
• Khả năng mở rộng và Tính sẵn sàng cao: Bộ cân bằng tải vượt trội trong việc phân bổ lưu lượng và tài nguyên giữa nhiều máy chủ, tạo điều kiện dễ dàng mở rộng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Tính năng này vô cùng hữu ích trong các tình huống lưu lượng truy cập cao. Mặc dù proxy ngược có thể không có khả năng mở rộng do cấu hình thông thường của chúng là hướng lưu lượng đến một máy chủ duy nhất, nhưng chúng tăng cường hiệu suất bằng cách lưu trữ đệm nội dung thường đưc yêu cầu.
• Chấm dứt SSL: Cả hai công nghệ đều được trang bị để quản lý việc chấm dứt SSL, bao gồm việc giải mã lưu lượng được mã hóa SSL/TLS trước khi chuyển đến máy chủ. Trong môi trường có bộ cân bằng tải, việc chấm dứt SSL thường được xử lý ở cấp độ bộ cân bằng tải, giúp tăng cường bảo mật và giảm tải xử lý từ các máy chủ phụ trợ. Ngược lại, việc chấm dứt SSL trong thiết lập proxy ngược thường được thực hiện tại chính proxy.

Câu hỏi thường gặp

Sự khác biệt chính giữa bộ cân bằng tải và proxy ngược là gì?

Chức năng chính của bộ cân bằng tải là phân phối đều lưu lượng mạng đến trên nhiều máy chủ, tăng cường sử dụng tài nguyên và hiệu suất tổng thể. Ngược lại, proxy ngược đóng vai trò trung gian cho các yêu cầu từ máy khách tìm kiếm tài nguyên từ máy chủ. Nó cung cấp bảo mật nâng cao, lưu trữ đệm hiệu quả và chấm dứt SSL.

Tôi có thể sử dụng bộ cân bằng tải và proxy ngược cùng nhau không?

Chắc chắn rồi, việc kết hợp bộ cân bằng tải với proxy ngược là một phương pháp phổ biến. Cấu hình này cho phép bộ cân bằng tải phân phối lưu lượng hiệu quả trên nhiều máy chủ khác nhau, trong khi proxy ngược tăng cường bảo mật và lưu trữ đệm. Thiết lập kép này không chỉ tối ưu hóa hiệu suất mà còn củng cố bảo mật cho các máy chủ back-end.

Bạn có cần proxy ngược nếu đã có bộ cân bằng tải không?

Thông thường, bộ cân bằng tải có thể thực hiện hầu hết các chức năng của proxy ngược, đặc biệt là về mặt phân phối lưu lượng. Tuy nhiên, trong những trường hợp cụ thể cần bộ nhớ đệm chuyên biệt hoặc các lớp bảo mật bổ sung, proxy ngược mã nguồn mở có thể mang lại lợi ích. Những trường hợp này chỉ là ngoại lệ chứ không phải là chuẩn mực.

Liệu proxy ngược có thể cung cấp cùng mức hiệu suất như bộ cân bằng tải không?

Không hẳn vậy. Trong khi proxy ngược tăng tốc độ bằng cách lưu trữ đệm nội dung, bộ cân bằng tải được thiết kế đặc biệt để phân phối lưu lượng tối ưu giữa các máy chủ. Điều này giúp bộ cân bằng tải quản lý tải máy chủ hiệu quả hơn, đồng đều, đảm bảo hoạt động trơn tru trong các giai đoạn lưu lượng cao điểm.

Kết luận

Tóm lại, khi thảo luận về bộ cân bằng tải so với proxy ngược, rõ ràng là cả hai đều đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý lưu lượng truy cập web. Proxy ngược là một phần không thể thiếu trong việc tăng cường bảo mật, nâng cao hiệu suất và khả năng mở rộng. Chúng quản lý khéo léo luồng yêu cầu của người dùng đến máy chủ phụ trợ, cung cấp các chức năng hữu ích như lưu trữ dữ liệu đệm và chấm dứt SSL.

Mặt khác, bộ cân bằng tải rất quan trọng để duy trì tính khả dụng cao và khả năng mở rộng trong hoạt động web. Chúng phân phối lưu lượng truy cập đến trên nhiều máy chủ, đảm bảo không có máy chủ nào bị quá tải. Trong nhiều cơ sở hạ tầng web hiện đại, proxy ngược và bộ cân bằng tải phối hợp liền mạch để hợp lý hóa lưu lượng truy cập web và cải thiện hiệu suất ứng dụng tổng thể.