Các ứng dụng như Voice, Video ngày nay được sử dụng nhiều song song với các ứng dụng truyền thống như Email, E-Commerce,... Nhiều ứng dụng đa phương tiện như voice hay video đòi hỏi chất lượng cơ sở hạ tầng rất tốt, việc đảm bảo cho gói tin đến đích chưa phải là mục tiêu cuối cùng, mà còn đòi hỏi đảm bảo về chất lượng đường truyền, tốc độ xử lý của thiết bị, các công nghệ đóng gói gói tin, chuyển đổi gói tin và truyền gói tin trên mạng.

Một ví dụ, khi bạn xem các đoạn video trực tuyến trên mạng, nếu gói tin bị mất, hay trễ, chương trình sẽ tạm dừng và gửi yêu cầu tới máy chủ dịch vụ để yêu cầu gửi lại gói tin. Và cho dù gói tin có đến đích, nhưng bạn vẫn cảm thấy khó chịu vì sự gián đoạn này. Chính vì lý do đó, các ứng dụng Voice, video đòi hỏi được xử lý một cách khác biệt với những ứng dụng thông thường khác. Điều này được giải quyết khi băng thông kết nối đảm bảo cho mọi người trên mạng, mọi ứng dụng trên mạng. Thêm vào đó, năng lực xử lý của các máy chủ có giới hạn. Mỗi mãy chủ có mạnh đến đâu cũng chỉ có thể xử lý được một số lượng kết nối nhất định và giới hạn.

Việc máy chủ quá tải khi có quá nhiều yêu cầu cần xử lý là hoàn toàn có thể xảy ra. Khi đó, doanh nghiệp sẽ phải tính đến việc trang bị một máy chủ mới có năng lực xử lý mạnh hơn đáp ứng được yêu cầu hiện tại. Rất may là công nghệ cân bằng tải cho các máy chủ ra đời đã giải quyết được vấn đề này mà không cần phải lãng phí các máy chủ cũ đang hoạt động. Công nghệ cân bằng tải máy chủ (Server Load Balancing – SLB) cho phép các máy chủ xử lý cùng một nhiệm vụ, chia tải lẫn nhau. Cơ chế này cho phép tăng hiệu năng xử lý của hệ thống máy chủ đồng thời tăng khả năng dự phòng cho hệ thống.

Tuy nhiên, với những trung tâm dữ liệu lớn, việc quá tải vẫn có thể xảy ra. Đối mặt với điều này, giải pháp truyền thống là mua thêm nhiều Server, tăng băng thông truy cập cho Server Farm, bổ xung các module cần thiết.

Giải pháp này có nhiều đặc điểm không thích hợp cho phát triển trong tương lai cũng như hiện tại:

Chi phí cao

- Chi phí trang bị máy chủ
- Chi phí băng thông kết nối
- Chi phí duy trì và quản trị
- Phức tạp trong quản lý

Phức tạp trong việc chia tải giữa các server

- Khó khăn cho việc nén và giải nén dữ liệu trên đường truyền.
- Khó khăn cho việc caching, tăng tốc kết nối
- Phức tạp trong tích hợp SSL acceleration
- Triển khai IPS/IDS, FWs, ACLs phức tạp
- Tinh chỉnh servers và ứng dụng

Hạn chế

- Không thể cải thiện được nhược điểm của các giao thức mạng
- Chi phí cao, quản trị phức tạp và quá tải.
- Không có khả năng mở rộng nhiều thành phần.
- Việc tinh chỉnh Server và ứng dụng có thể dẫn đến những hậu quả không đoán trước được.

Với giải pháp SLB, có hai hướng chính để giải quyết bài toán đó là:

- Sử dụng cân bằng tải thông qua cấu hình phần mềm: Chia tải sử dụng cấu hình của hệ điều hành hoặc các phần mềm chia tải. Giải pháp này có ưu điểm là chi phí rẻ, nhưng lại mắc rất nhiều khuyết điểm như: hiệu năng xử lý phân tải kém, tốc độ xử lý và chuyển tiếp gói tin chậm, cơ chế phân tải không linh hoạt, khả năng mở rộng kém.
Sử dụng các thiết bị chuyển mạch ứng dụng chuyên dụng. Đặc điểm của giải pháp này là trang bị các thiết bị phần cứng chuyên dụng với giá thành tương đối cao. Tuy nhiên hiệu năng xử lý và công nghệ áp dụng vượt xa so với phương pháp cân bằng tải bằng phần mềm. Các thiết bị này được gọi là thiết bị điều khiển ứng dụng (Application Delivery Controllers – ADCs) hay còn gọi là Applications Switching.

- Sử dụng các thiết bị chuyển mạch ứng dụng chuyên dụng. Đặc điểm của giải pháp này là trang bị các thiết bị phần cứng chuyên dụng với giá thành tương đối cao. Tuy nhiên hiệu năng xử lý và công nghệ áp dụng vượt xa so với phương pháp cân bằng tải bằng phần mềm. Các thiết bị này được gọi là thiết bị điều khiển ứng dụng (Application Delivery Controllers – ADCs) hay còn gọi là Applications Switching.

Lịch sử phát triển ADCs

Các thiết bị chuyển mạch ứng dụng thế hệ đầu tiên được giới thiệu vào năm 1998 bởi các công ty như Foundry, Nortel (Alteon) hay Cisco CSS (Arrowpoint), Cisco Local Director và F5. Những sản phẩm này dựa trên hai nền tảng: Switch-based và PC-based.

Thế hệ thứ nhất của các sản phẩm này phát triển vào những năm 1998 đến 2001, với những tính năng cơ bản bao gồm:

- Layer 4 Server Load Balancing
- Layer 4 Health-Checking
- Transparent cache Redirection
- Firewall Load Balancing
- SSL Redirection
- Layer 7 Persistence (URL, SSL, ID, Cookie)
- Layer 7 Health Checking
- Giao diện mạng 10/100 Mbps và Gigiabit Uplink.
- Các tính năng High Availability.

Thế hệ thứ hai của các dòng sản phẩm chuyển mạch lớp ứng dụng phát triển mạnh từ năm 2002 đến 2006 với sản phẩm của các hãng như Foundry, Nortel, Cisco ACE dựa trên nền tảng Switch-based, F5 (Big-IP), Citrix (NetScaler) trên nền tảng PC-Based.

Những sản phẩm thế hệ thứ hai này kế thừa, phát triển những tính năng của thế hệ thứ nhất và bổ xung nhiều tính năng mới như:

- Sử dụng nhiều CPUs
- Sử dụng các mạch ASIC/FPGA xử lý dữ liệu Layer 4
- Sử dụng các giao diện mạng tốc độ Gigabit
- Tích hợp chống tấn công DDoS cho Server
- Chuyển mạch lớp ứng dụng (Lớp 7 trong mô hình OSI)
- Chuyển mạch nội dung
- Nén dữ liệu
- Tích hợp SSL Offload và SSL Accelerate
- Quản lý băng thông
- Sử dụng các kết nối 10Gbps cho kết nối up-link.

Tuy nhiên, những sản phẩm này vẫn có những khuyết điểm sau:

1. Giới hạn về năng lực xử lý

- Thông lượng tối đa đạt 4Gbps
- Hỗ trợ tối đa 220K kết nối Layer 4 trên giây (Layer 4 CPS)
- Hỗ trợ tối đa110K kết nối Layer 7 trên giây CPS (Layer 7 CPS)

2. Việc mở rộng bằng cách bổ xung nhiều thiết bị làm giảm hiệu năng xử lý

- Khả năng xử lý song song không hiệu quả
- Điều khiển các ứng dụng không thông minh.
- Khó khăn trong tìm nguyên nhân khắc phục sự cố và gây ra nhiều khả năng lỗi của hệ thống.

3. Nhiều chính sách hơn, hiệu năng xử lý kém hơn.

- Hiệu năng giảm đi nhiều khi bổ sung thêm các tính
- Các kịch bản tùy biến có ảnh hưởng lớn tới hiệu năng xử lý của thiết bị.
- Quản trị hệ thống khó khăn, phức tạp

Các vấn đề về license và kiến trúc các module

Để đáp ứng được yêu cầu hoạt động cũng như những yêu cầu chuyên dụng cho công việc, khách hàng phải trả phí license và hardware cho các thành phần, module chuyên dụng như:

- SSL Acceleration License/Module
- Compression License/Module
- Global Server Load Balance License/Module
- OSPF License/Module
- IPv6 License/Module
- Các module khác

Sự ra đời của dòng thiết bị ADCs thế hệ kế tiếp (F5 Networks) đã giải quyết triệt để các vấn đề mà thế hệ thứ 2 còn tồn đọng.

Các sản phẩm ADCs thế hệ kế tiếp có thể tăng khả năng đáp ứng của ứng dụng lên 8 lần, giảm sự tiêu tốn băng thông đến 75%, tăng năng lực xử lý của Server farm lên tới 10 lần. Các sản phẩm này được tích hợp tính năng chuyển mạch và tăng tốc ứng dụng với năng lực xử lý cao nhất, những tính năng bảo mật cao cấp và độ tin cậy cao.

Những tính năng nổi bật của ADCs thế hệ kế tiếp

1. Tính sẵn sàng

- Load Balancing với hiệu năng cao
- Ngôn ngữ lập trình kịch bản cao cấp
- Các tính năng Health Monitoring cao cấp
- Quản lý chất lượng dịch vụ (QoS)
- Kiến trúc phần cứng hệ thống mạnh mẽ

2. Cơ sở hạ tầng bảo mật

- Kiến trúc hệ thống bảo mật
- SuperNAT Host Masking
- Bảo vệ chống các hành vi bất thường và tấn công DDoS
- Security Scripting cao cấp
- Hiệu năng đạt tốc độ đường truyền

3. Tối ưu hóa hiệu năng

- Kiến trúc phần cứng với nhiều bộ xử lý độc lập, các bộ xử lý đa nhân, tốc độ cao
- Hệ điều hành có kiến trúc module, các thành phần được quản lý và hoạt động độc lập
- Tăng tốc SSL
- Tối ưu hóa các giao thức mạng
- Nén dữ liệu

Kết luận

Với những sản phẩm, công nghệ mới nhất, tiên tiến nhất, chúng tôi tin tưởng vào giải pháp quản lý và tăng tốc ứng dụng sẽ mang lại những thành công nhất, tối ưu nhất cho hệ thống dịch vụ của các doanh nghiệp