負載均衡原理與技術實現負載均衡原理與技術實現負載均衡(LoadBalanee,簡稱LB)是一種服務器或網絡設備的集群技術。負載均衡將特定的業務(網絡服務、網絡流量等)分擔給多個服務器或網絡設備，從而提高了業務處理能力，保證了業務的高可用性。負載均衡基本概念有：實服務、實服務組、虛服務、調度算法、持續性等，其常用應用場景主要是服務器負載均衡，鏈路負載均衡。一服務器負載均衡服務器負載均衡根據LB設備處理到的報文層次，分為四層服務器負載均衡和七層負載均衡，四層處理到IP包的IP頭，不解析報文四層以上載荷(L4SLB);七層處理到報文載荷部分，比如HTTPRTSPSIP報文頭，有時也包括報文內容部分(L7SLB)O

四層服務器負載均衡技術客戶端將請求發送給服務器群前端的負載均衡設備，負載均衡設備上的虛服務接收客戶端請求，通過調度算法，選擇真實服務器，再通過網絡地址轉換，用真實服務器地址重寫請求報文的目標地址后，將請求發送給選定的真實服務器；真實服務器的響應報文通過負載均衡設備時，報文的源地址被還原為虛服務的VSIP,再返回給客戶，完成整個負載調度過程。報文交互流程如下：円0敘 LBdeviceRequestDst^VSIPS^HostIPSchedulerDNAT&Di^tHbulerequestDst=S?fv?rIPSrc=HosiIFResponse；wDst?Hos【IPSrc^SBrv時滬 [ForwardresponseIPeb曲總JP如刃SIP]Note;De!=DaeiinaiknIPSrG=SnurcnIPNAT方式的服務器負載均衡報文交互流程圖報文交互流程說明：Host發送服務請求報文，源IP為HostIP、目的IP為VSIPLBDevice接收到請求報文后，借助調度算法計算出應該將請求分發給哪臺ServerLBDevice使用DNAT技術分發報文，源IP為HostIP、目的IP為ServerIPServer接收并處理請求報文，返回響應報文，源IP為ServerIP、目的IP為HostIPLBDevice接收響應報文，轉換源IP后轉發,源IP為VSIP、目的IP為HostIP七層服務器負載均衡技術七層負載均衡和四層負載均衡相比，只是進行負載均衡的依據不同，而選擇確定的實服務器后，所做的處理基本相同，下面以HTTP應用的負載均衡為例來說明。由于在TCP握手階段，無法獲得HTTP真正的請求內容，因此也就無法將客戶的TCP握手報文直接轉發給服務器， 必須由負載均衡設備先和客戶完成TCP握手，等收到足夠的七層內容后，再選擇服務器，由負載均衡設備和所選服務器建立TCP連接。七層負載均衡組網和四層負載均衡組網有一個顯著的區別：四層負載均衡每個虛服務對應一個實服務組，實服務組內的所有實服務器提供相同的服務;七層負載均衡每個虛服務對應多個實服務組，每組實服務器提供相同的服務。根據報文內容選擇對應的實服務組，然后根據實服務組調度算法選擇某一個實服務器。碳?并曲柑*碳?并曲柑*七層負載均衡組網圖上圖中描述了基于HTTP的URI目錄信息進行的七層負載均衡部署，報文交互流程圖如下:Hw?4IBHw?4IBinCP—wnu啊Y2]?VIPCi「卜竺eq二Y?屁kx1?電1(3)CP-VIP,Ubk.MHxpdCk口丸f取山泣曲yxL』HyI=,,,zutr/wiwij□卩)辭靳撇丈，逝掙實瞬務器匸界釀存諫軸求攝丈CIP-hgTff,?丁仇輯號「. ”SIPKT比叮1)41命〃玄q二w,1咔-、7JhV1P八一JhV1P八一〈'it?diirii^eq一?iicKxn:(K}UP-Sil*?—J.Hii.set]\-i.<ick一i 4n知憶改俄送加學辭錚刊勺漬求按工丄二二￡1講￡1P—AQ!I\曲訶辭q二W-!翩土二"5 」iHTTP200OK七層負載均衡報文交互流程圖報文交互流程說明：-(3):Client和LB建立TCP連接；：Client發送HTTP青求，目的IP為虛IP;:LB設備分析報文，根據調度算法選擇實服務器，注意此時會緩存該報文；⑹：LB設備向實服務器發Syn報文，序列號為Client的Syn報文序列號：Server發送Syn/Ack報文，目的IP為Client:LB接收Server的Syn/Ack報文后，回應ACK報文⑼：修改步驟⑸中緩存的報文目的IP和TCP序列號，然后發給Server;(10):Server發送響應報文到LB;:LB修改步驟⑼中的報文的源地址和TCP序列號后轉發給Cliento二鏈路負載均衡在企業網、運營商鏈路出口需要部署LB設備以優化鏈路選擇，提升訪問體驗，鏈路負載均衡按照流量發起方向分為Inbound負載均衡和Outbound負載均衡Inbound入方向負載均衡Inbound負載均衡技術是DNS智能解析的一種，

外網用戶通過域名訪問內部服務器時， LocalDNS的地址解析請求到達LB設備，LB根據對LocalDNS的就近性探測結果響應一個最優的IP地址，外網用戶根據這個最優的IP響應進行對內部服務器的訪問Inbound鏈路負載均衡組網圖Inbound鏈路負載均衡組網圖LL(3)Sch^duinrHostLwsiDNSierv,er■LBdevice■(l)DNSf■鬧」m :w441[2JDNSrequest:4)當rpfifxinw(5‘DNSres-入方向負載均衡流程簡述如下：外部用戶進行資源訪問前先進行DNS解析，向其本地DNS服務器發送DNS請求。本地DNS服務器將DNS請求的源IP地址替換為自己的IP地址，并轉發給域名對應的權威服務器 LBdeviceoLBdevice根據DNS請求的域名和配置的Inbound鏈路負載均衡規則進行域名解析。LBdevice按照域名解析的結果，將DNS應答發送給本地DNS服務器。本地DNS服務器將解析結果轉發給用戶。用戶使用解析結果選擇的鏈路，直接對LBdevice進行資源訪問。Outbound岀方向負載均衡內網用戶訪問Internet 上其他服務器。Outbound鏈路負載均衡中VSIP為內網用戶發送報文的目的網段。用戶將訪問VSIP的報文發送到負載均衡設備后，負載均衡設備依次根據策略、持續性功能、就近性算法、調度算法選擇最佳的鏈路，并將內網訪問外網的業務流量分發到該鏈路。Outbound鏈路負載均衡組網圖Outbound負載均衡報文交互流程如下:Outbound鏈路負載均衡流程圖Outbound負載均衡報文交互流程說明:LBDevice接收內網用戶流量-LBDevice依次根據策略、持續性功能、就近性算法、調度算法進行鏈路選擇在Outbound鏈路負載均衡組網中，通常使用就近性算法或帶寬調度算法實現流量分發LBdevice按照鏈路選擇的結果將流量轉發給選定的鏈路-LBDevice接收外網用戶流量-LBDevice將流量轉發給內網用戶三負載均衡優化及應用TCP連接復用連接復用功能通過使用連接池技術，可以將前端大量的客戶的HTTP請求復用到后端與服務器建立的少量的TCP長連接上，大大減小服務器的性能負載，減小與服務器之間新建TCP連接所帶來的延時，并最大限度減少后端服務器的并發連接數，降低服務器的資源占用。TCP連接復用示意圖上圖給出了TCP連接復用的簡單過程描述。由Client端發送的Reql/Req2/Req3三個HTTP請求，經過LB設備后，復用了13設備和Server端已經建立好的連接，將Client端的三個請求通過兩個TCP連接發送給了服務器端。SSL卸載為了避免明文傳輸出現的安全問題，對于敏感信息，一般采用SSL協議，如HTTPS對HTTP協議進行加密，以保證整個HTTP傳輸過程的安全性。SSL是需要耗費大量CPU資源的一種安全技術，如果由后端的服務器來承擔，則會消耗很大的處理能力。應用交付設備為了提升用戶的體驗，分擔服務器的處理壓力，將SSL加解密集中在自身的處理上，相對于服務器來說 LE能提供

更高的SSL處理性能，還能夠簡化對證書的管理，減少日常管理的工作量，LB的該功能又稱為SSL卸載。下圖中Client端發送給Server的所有的HTTPS流量都被LB設備終結，13設備將SSL終結后，與Server之間可采用HTTP或者弱加密的HTTPS進行通訊。LB設備承擔了SSL的卸載工作，從而極大的減小了服務器端對SSL處理的壓力，將服務器的處理能力釋放岀來，更加專注于處理服務器本身承擔的業務邏輯。HTTPMTTFHTTPHTTPMTTFHTTPSSL卸載示意圖SSL卸載的處理流程如下:11：ClientILB設備ClientILB設備曲岔5、髭怡劇請點SSL卸載過程⑴客戶端向服務器端發送SSL握手請求。LB設備作為中間的卸載設備，代替服務器端和客戶端交互，完成SSL握手過程。客戶端發送SSL加密后的請求數據。LB設備解密數據。LB設備將解密后的明文發送給Servero服務器返回給LB設備回應報文。LB設備將返回的應答報文加密。LB設備將加密后的應答報文傳給客戶端。DRX云環境應用交付業務負載監控平臺通過H3C負載均衡設備的參數設定和監控可以動態感知業務負載變化，并通知云管理平臺動態調整業務資源。由此實現用戶業務資源的實時動態調整、業務資源優化調配。當業務負載監控平臺發現業務資源需要調整時：業務負載超限一增加資源；業務資源過剩一一回收資源，云管理平臺通過自動創建、啟動或者刪除停止虛擬機的方式為業務進行資源動態調整。四結束語負載均衡技術不管應