บทที่ 11 : Load Balancer คืออะไร และทำงานอย่างไร

คำนำ

ในยุคที่เว็บไซต์และบริการออนไลน์ต้องรองรับผู้ใช้งานจำนวนมาก การออกแบบระบบให้รองรับโหลดได้สูง มีความเสถียร และพร้อมใช้งานตลอดเวลาจึงเป็นสิ่งสำคัญ

Load Balancer (ตัวกระจายโหลด) จึงเป็นเทคโนโลยีที่เข้ามามีบทบาทสำคัญ ช่วยกระจายปริมาณงานให้ระบบหลังบ้านทำงานได้อย่างราบรื่นและมีประสิทธิภาพ

---

1. Load Balancer คืออะไร?

Load Balancer คืออุปกรณ์หรือซอฟต์แวร์ที่ทำหน้าที่กระจายปริมาณงาน (เช่น การร้องขอจากผู้ใช้งาน หรือ Request) ไปยังเซิร์ฟเวอร์หลาย ๆ ตัวที่อยู่เบื้องหลัง เพื่อ:

• ป้องกันการทำงานหนักเกินไปของเซิร์ฟเวอร์ตัวใดตัวหนึ่ง

• เพิ่มประสิทธิภาพระบบ

• ลดปัญหาคอขวด

• เพิ่มความพร้อมใช้งาน (High Availability)

---

2. ทำไมต้องมี Load Balancer?

• รองรับผู้ใช้จำนวนมากพร้อมกัน

• ป้องกันระบบล่มเมื่อมีปริมาณงานสูง

• ช่วยทำ Failover กรณีเซิร์ฟเวอร์บางตัวมีปัญหา

• กระจายโหลดให้เซิร์ฟเวอร์ทุกตัวทำงานสมดุล

• ช่วยในการขยายระบบ (Scalability)

---

3. หลักการทำงานของ Load Balancer

• ผู้ใช้ส่งคำขอ (Request) มายัง Load Balancer

• Load Balancer เลือกเซิร์ฟเวอร์ปลายทางจากกลุ่มเซิร์ฟเวอร์ตามอัลกอริทึมที่กำหนด

• ส่งต่อ Request ไปยังเซิร์ฟเวอร์นั้น ๆ

• เมื่อเซิร์ฟเวอร์ตอบกลับ Load Balancer อาจส่งผลลัพธ์กลับไปยังผู้ใช้ (กรณีเป็น Reverse Proxy)

---

4. ประเภทของ Load Balancer

1) Hardware Load Balancer

• เป็นอุปกรณ์เฉพาะทาง เช่น F5 BIG-IP, Citrix Netscaler

• ใช้ในองค์กรขนาดใหญ่

• ประสิทธิภาพสูง ราคาสูง

2) Software Load Balancer

• ติดตั้งในเครื่องเซิร์ฟเวอร์ทั่วไป

• ตัวอย่างเช่น Nginx, HAProxy

3) Cloud Load Balancer

• เป็นบริการจากผู้ให้บริการ Cloud เช่น AWS ELB, Azure Load Balancer, Google Cloud Load Balancing

• บริหารจัดการง่าย ขยายตัวอัตโนมัติ

---

5. รูปแบบการทำงานของ Load Balancer

1) Layer 4 Load Balancing (Transport Layer)

• ทำงานในระดับ TCP/UDP

• ดูข้อมูลที่ IP Address และ Port

• ประสิทธิภาพสูงเพราะไม่วิเคราะห์ข้อมูลระดับ Application

2) Layer 7 Load Balancing (Application Layer)

• ทำงานในระดับ HTTP/HTTPS

• วิเคราะห์ URL, Header, Cookies, Session

• รองรับฟีเจอร์ขั้นสูงเช่น SSL Termination, Content-based Routing

---

6. อัลกอริทึมในการกระจายโหลด

• Round Robin:
  แจกจ่ายแบบวนลูปไปทีละเครื่อง

• Least Connections:
  เลือกเซิร์ฟเวอร์ที่มีจำนวนการเชื่อมต่อน้อยที่สุดในขณะนั้น

• IP Hash:
  ผูกผู้ใช้แต่ละคนกับเซิร์ฟเวอร์ประจำ

• Weighted Round Robin:
  แจกโหลดโดยพิจารณาน้ำหนัก (Weight) ของแต่ละเซิร์ฟเวอร์

• Health Check Based:
  ตรวจสอบสุขภาพเซิร์ฟเวอร์ก่อนส่งงาน หากเครื่องใดล่มจะไม่นำมาใช้

---

7. ฟังก์ชันเสริมของ Load Balancer

• SSL Termination:
  ถอดรหัส SSL ที่ Load Balancer ลดภาระเซิร์ฟเวอร์หลังบ้าน

• Session Persistence (Sticky Session):
  ผูกผู้ใช้รายเดิมกับเซิร์ฟเวอร์เดิมเพื่อไม่ให้ข้อมูล session หาย

• Health Monitoring:
  ตรวจสอบสถานะของแต่ละเซิร์ฟเวอร์อยู่ตลอดเวลา

• Failover:
  หากเซิร์ฟเวอร์ใดล่มจะตัดออกจากระบบอัตโนมัติ

• Auto Scaling Integration (ใน Cloud):
  ปรับจำนวนเซิร์ฟเวอร์โดยอัตโนมัติตามโหลด

---

8. ตัวอย่างสถานการณ์การใช้งาน Load Balancer

• เว็บไซต์ขนาดใหญ่ เช่น Shopee, Lazada, Facebook

• ระบบธนาคารออนไลน์

• ระบบ SaaS (เช่น Office 365, Google Workspace)

• ระบบบริการ Streaming (เช่น Netflix, YouTube)

---

9. ข้อดีของ Load Balancer

• ป้องกันระบบล่มเมื่อมีผู้ใช้งานหนาแน่น

• เพิ่มความเสถียรของระบบ

• รองรับการขยายระบบได้ง่าย

• ช่วยจัดการทรัพยากรได้คุ้มค่าขึ้น

• เพิ่มความปลอดภัยในบางกรณี (ผ่าน Reverse Proxy)

---

10. ข้อจำกัดของ Load Balancer

• ต้องมีการวางแผนการออกแบบระบบให้ดี

• Hardware Load Balancer มีต้นทุนสูง

• ต้องกำหนด Health Check ให้เหมาะสม

• ในบางกรณี Session Persistence ต้องออกแบบร่วมกับระบบ Authentication

---

11. บทสรุป

Load Balancer เป็นหัวใจสำคัญในการออกแบบระบบให้รองรับผู้ใช้จำนวนมากโดยยังคงความเสถียร รวดเร็ว และพร้อมใช้งานอยู่เสมอ ในยุค Cloud Computing และระบบ Distributed System Load Balancer กลายเป็นสิ่งจำเป็นที่ขาดไม่ได้

ในบทถัดไป เราจะไปต่อกันที่ บทที่ 12: CDN (Content Delivery Network) คืออะไร และทำงานอย่างไร ซึ่งเป็นเทคนิคเสริมสำคัญในการกระจายเนื้อหาให้ผู้ใช้ทั่วโลกเข้าถึงได้อย่างรวดเร็ว