服務器負載均衡處理方案1.問題分析

信息服務效率、速度、可靠性、連續性對于一個企業生產、銷售、宣傳等已經起著不可估量作用。

伴隨企業不停發展，網絡服務器面正確訪問數量大大增加而且愈加不可預知。現在，服務器系統必需含有提供大量并發訪問服務能力，其處理能力和I/O能力已經成為提供服務瓶頸，假如用戶增多造成通信量超出了服務器能承受范圍，那么其結果肯定是宕機。

顯然，單臺服務器有限性能不可能處理這個問題，所以將多臺服務器經過網絡連接起來，高效、安全提供項相同服務就成為處理服務器系統負載問題唯一方案。

1)

問題1：

假如將多臺服務器經過網絡交換機簡單進行連接，提供相同服務，將碰到以下問題：

服務器接收網絡請求不均衡，即服務器負載不均衡，可能會出現部分服務器負載很高，而另部分服務器負載還很低，所以即使還有剩下服務器資源，但用戶訪問仍然很慢；

假如服務器群中有服務器因故障宕機，不過仍然會有請求發給該服務器，所以，即使其它服務器仍然健康，不過用戶訪問還是會中止。非太平洋網圖片，內容及服務網絡和本站無關

ServerIron

支持四種關鍵互聯網流量管理應用

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1、可靠服務器負載均衡(SLB)

在不間斷監視服務器、應用程序和內容健康情況同時，在多個服務器之間分配基于IP服務并以透明方法平衡網絡通信量。這么既可從整體上改善服務可靠性和可用性，也可同時確保服務器可訪問性。非太平洋網圖片，內容及服務網絡和本站無關

2)

問題2：

假如有多個應用分別運行在不一樣服務器上，將碰到以下問題：

當某種服務服務器利用率高時，而另部分服務器服務器負載還很低，所以即使還有剩下服務器資源，但用戶對該種服務訪問仍然很慢；

假如服務器群中有某種服務服務器因故障宕機，即使其它服務器仍然健康，不過用戶對該種服務訪問還是會中止。

非太平洋網圖片，內容及服務網絡和本站無關

2.

處理方案

為了處理以上問題，北京融通九洲科技提出了服務器負載均衡處理方案，從而提升服務器系統性能、可靠性、可擴展性。

1)

處理方案1：

將多臺服務器經過負載均衡交換機進行連接，提供相同服務，能夠實現以下功效：

服務器負載均衡能夠使多個服務器同時運行相同應用，而全部服務器負載情況相同，從而提升服務整體性能；

服務器負載均衡能夠經過檢驗服務器健康狀態，假如有服務器出現故障，則不向該服務器轉發請求，從而確保服務可用性；

服務器負載均衡能夠在線升級、更換和增加服務器，提升服務可維護性和可擴展性；

服務器負載均衡能夠經過抗DOS攻擊、包過濾等方法提升，服務安全性；非太平洋網圖片，內容及服務網絡和本站無關

2)

處理方案2：

將多臺服務器經過負載均衡交換機進行連接，提供多個服務，能夠實現以下功效：

服務器負載均衡能夠使多個服務器同時運行多個應用，而全部服務器負載情況相同，從而提升全部服務性能；

服務器負載均衡能夠經過檢驗服務器健康狀態，假如有服務器出現故障，則不向該服務器轉發請求，從而確保全部服務可用性；

服務器負載均衡能夠在線升級、更換和增加服務器，提升服務可維護性和可擴展性；

服務器負載均衡能夠經過抗DOS攻擊、包過濾等方法提升，服務安全性；非太平洋網圖片，內容及服務網絡和本站無關

3)

處理方案3：

將多臺服務器經過2臺負載均衡交換機進行連接，提供多個服務，能夠實現以下功效：

對系統安全性要求高用戶，配置2臺負載均衡交換機能夠完全消除單點失效故障點，從而確保整個系統安全性和可用性；

服務器負載均衡能夠使多個服務器同時運行多個應用，而全部服務器負載情況相同，從而提升全部服務性能；

服務器負載均衡能夠經過檢驗服務器健康狀態，假如有服務器出現故障，則不向該服務器轉發請求，從而確保全部服務可用性；

服務器負載均衡能夠在線升級、更換和增加服務器，提升服務可維護性和可擴展性；

服務器負載均衡能夠經過抗DOS攻擊、包過濾等方法提升，服務安全性；非太平洋網圖片，內容及服務網絡和本站無關目前，不管在企業網、園區網還是在廣域網如Internet上，業務量發展全部超出了過去最樂觀估量，上網熱潮風起云涌，新應用層出不窮，即使根據當初最優配置建設網絡，也很快會感到吃不消。尤其是各個網絡關鍵部分，其數據流量和計算強度之大，使得單一設備根本無法負擔，而怎樣在完成一樣功效多個網絡設備之間實現合理業務量分配，使之不致于出現一臺設備過忙、而別設備卻未充足發揮處理能力情況，就成了一個問題，負載均衡機制也所以應運而生。

負載均衡建立在現有網絡結構之上，它提供了一個廉價有效方法擴展帶寬和增加吞吐量，加強網絡數據處理能力，提升網絡靈活性和可用性。它關鍵完成以下任務：處理網絡擁塞問題，服務就近提供，實現地理位置無關性；為用戶提供愈加好訪問質量；提升服務器響應速度；提升服務器及其它資源利用效率；避免了網絡關鍵部位出現單點失效。

對一個網絡負載均衡應用，能夠從網絡不一樣層次入手，具體情況要看對網絡瓶頸所在之處具體分析，大致上不外乎從傳輸鏈路聚合、采取更高層網絡交換技術和設置服務器集群策略三個角度實現。

■傳輸鏈路聚合

為了支持和日俱增高帶寬應用，越來越多PC機使用愈加緊速鏈路連入網絡。而網絡中業務量分布是不平衡，關鍵高、邊緣低，關鍵部門高、通常部門低。伴隨計算機處理能力大幅度提升，大家對多工作組局域網處理能力有了更高要求。當企業內部對高帶寬應用需求不停增大時（比如Web訪問、文檔傳輸及內部網連接），局域網關鍵部位數據接口將產生瓶頸問題，瓶頸延長了用戶應用請求響應時間。而且局域網含有分散特征，網絡本身并沒有針對服務器保護方法，一個無意動作（像一腳踢掉網線插頭）就會讓服務器和網絡斷開。

通常，處理瓶頸問題采取對策是提升服務器鏈路容量，使其超出現在需求。比如能夠由快速以太網升級到千兆以太網。對于大型企業來說，采取升級技術是一個長遠、有前景處理方案。然而對于很多企業，當需求還沒有大到非得花費大量金錢和時間進行升級時，使用升級技術就顯得大材小用了。在這種情況下，鏈路聚合技術為消除傳輸鏈路上瓶頸和不安全原因提供了成本低廉處理方案，

鏈路聚合技術，將多個線路傳輸容量融合成一個單一邏輯連接。當原有線路滿足不了需求，而單一線路升級又太昂貴或難以實現時，就要采取多線路處理方案了。現在有4種鏈路聚合技術能夠將多條線路“捆綁”起來。同時IMUX系統工作在T1/E1比特層，利用多個同時DS1信道傳輸數據，來實現負載均衡。IMA是另外一個多線路反向多路復用技術，工作在信元級，能夠運行在使用ATM路由器平臺上。用路由器來實現多線路是一個流行鏈路聚合技術，路由器能夠依據已知目標地址緩沖（cache）大小，將分組分配給各個平行鏈路，也能夠采取循環分配方法來向線路分發分組。多重鏈路PPP，又稱MP或MLP，是應用于使用PPP封裝數據鏈路路由器負載平衡技術。MP能夠將大PPP數據包分解成小數據段，再將其分發給平行多個線路，還能夠依據目前鏈路利用率來動態地分配撥號線路。這么做盡管速度很慢，因為數據包分段和附加緩沖全部增加時延，但能夠在低速線路上運行得很好。

鏈路聚合系統增加了網絡復雜性，但也提升了網絡可靠性，使大家能夠在服務器等關鍵LAN段線路上采取冗余路由。對于IP系統，能夠考慮采取VRRP（虛擬路由冗余協議）。VRRP能夠生成一個虛擬缺省網關地址，當主路由器無法接通時，備用路由器就會采取這個地址，使LAN通信得以繼續。總而言之，當關鍵線路性能必需提升而單條線路升級又不可行時，能夠采取鏈路聚合技術。

■更高層交換

大型網絡通常全部是由大量專用技術設備組成，如包含防火墻、路由器、第2層/3層交換機、負載均衡設備、緩沖服務器和Web服務器等。怎樣將這些技術設備有機地組合在一起，是一個直接影響到網絡性能關鍵性問題。現在很多交換機提供第四層交換功效，能夠將一個外部IP地址映射為多個內部IP地址，對每次TCP連接請求動態使用其中一個內部地址，達成負載均衡目標。有協議內部支持和負載均衡相關功效，比如HTTP協議中重定向能力。

Web內容交換技術，即URL交換或七層交換技術，提供了一個對訪問流量高層控制方法。Web內容交換技術檢驗全部HTTP報頭，依據報頭內信息來實施負載均衡決議，并能夠依據這些信息來確定怎樣為個人主頁和圖像數據等內容提供服務。它不是依據TCP端口號來進行控制，所以不會造成訪問流量滯留。假如Web服務器已經為圖像服務、SSL對話、數據庫事務服務之類特殊功效進行了優化，那么，采取這個層次流量控制將能夠提升網絡性能。現在，采取第七層交換技術產品和方案，有網絡iSwitch、交換機，CiscoCDN（內容交換網絡系統）等。

服務器群集處理方案

在一些情況下，比如，某網站內部職員和外部用戶同時使用網站，而企業要將內部職員服務請求連接到一個較慢服務器來為外部用戶提供更多資源，這時就能夠使用Web內容交換技術。Web主機訪問控制設備也能夠使用這種技術來降低硬件成本，因為它能夠輕易地將訪問多個主機用戶流量轉移給同一個Web服務器。假如用戶訪問量增加到一定程度，這些流量還能夠被轉移到專用Web服務器設備，即使這種專用設備成本較高，不過因為使用是相同Web內容交換技術來控制流量，所以網絡結構框架就不用再進行改變了。

不過，使用Web內容交換技術負載均衡設備所能支持標準和規則數目有限，其采取標準和規則靈活性也有限。另外，負載均衡設備所能監測到HTTP報頭深度也是限制內容交換能力一個原因。假如所要找信息在負載均衡設備所不能監測字段內，那內容交換作用就無法發揮。而且，內容交換還受到能夠同時開啟TCP連接數量和TCP連接建立和斷開比率限制。另外，Web內容交換技術還會占用大量系統資源（包含內存占用和處理器占用）。對Web內容交換技術進行測試表明，操縱Web內容吞吐量是很費力，有時只能得到很小性能改善。所以，網絡管理員必需認真考慮投入和回報問題。

■帶均衡策略服務器群集

現在，服務器必需含有提供大量并發訪問服務能力，其處理能力和I/O能力已經成為提供服務瓶頸。假如用戶增多造成通信量超出了服務器能承受范圍，那么其結果肯定是——宕機。顯然，單臺服務器有限性能不可能處理這個問題，一臺一般服務器處理能力只能達成每秒幾萬個到幾十萬個請求，無法在一秒鐘內處理上百萬個甚至更多請求。但若能將10臺這么服務器組成一個系統，并經過軟件技術將全部請求平均分配給全部服務器，那么這個系統就完全擁有每秒鐘處理幾百萬個甚至更多請求能力。這就是利用服務器群集實現負載均衡最初基礎設計思想。

早期服務器群集通常以光纖鏡像卡進行主從方法備份。令服務運行商頭疼是關鍵性服務器或應用較多、數據流量較大服務器通常檔次不會太低，而服務運行商花了兩臺服務器錢卻常常只好到一臺服務器性能。新處理方案見圖，經過LSANT（LoadSharingNetworkAddressTransfer）將多臺服務器網卡不一樣IP地址翻譯成一個VIP(VirtualIP)地址，使得每臺服務器均時時處于工作狀態。原來需要用小型機來完成工作改由多臺PC服務器完成，這種彈性處理方案對投資保護作用是相當顯著——既避免了小型機剛性升級所帶來巨大設備投資，又避免了人員培訓反復投資。同時，服務運行商能夠依據業務需要隨時調整服務器數量。

網絡負載均衡提升了諸如Web服務器、FTP服務器和其它關鍵任務服務器上因特網服務器程序可用性和可伸縮性。單一計算機能夠提供有限等級服務器可靠性和可伸縮性。不過，經過將兩個或兩個以上高級服務器主機連成群集，網絡負載均衡就能夠提供關鍵任務服務器所需可靠性和性能。

為了建立一個高負載Web站點，必需使用多服務器分布式結構。上面提到使用和Web服務器相結合，或兩臺Web服務器相互協作方法也屬于多服務器結構，但在這些多服務器結構中，每臺服務器所起到作用是不一樣，屬于非對稱體系結構。非對稱服務器結構中每個服務器起到作用是不一樣，比如一臺服務器用于提供靜態網頁，而另一臺用于提供動態網頁等等。這么就使得網頁設計時就需要考慮不一樣服務器之間關系，一旦要改變服務器之間關系，就會使得一些網頁出現連接錯誤，不利于維護，可擴展性也較差。

能進行負載均衡網絡設計結構為對稱結構，在對稱結構中每臺服務器全部含有等價地位，全部能夠單獨對外提供服務而無須其它服務器輔助。然后，能夠經過某種技術，將外部發送來請求均勻分配到對稱結構中每臺服務器上，接收到連接請求服務器全部獨立回應用戶請求。在這種結構中，因為建立內容完全一致Web服務器并不困難，所以負載均衡技術就成為建立一個高負載Web站點關鍵性技術。

總而言之，負載均衡是一個策略，它能讓多臺服務器或多條鏈路共同負擔部分繁重計算或I/O任務，從而以較低成本消除網絡瓶頸，提升網絡靈活性和可靠性

3.

Foundry負載均衡處理方案優勢

Foundry負載均衡產品含有以下優勢：

產品線齊全：能夠滿足從中小企業到電信運行商全部用戶需求；

產品配置靈活：經過產品模塊化設計，向用戶提供產品性能、端口數量、端口類型，電源數量等指標不一樣配置，從而滿足全部用戶個性化需求；

模塊支持熱插拔：全部模塊熱插拔設計，能夠使用戶在線對設備進行升級和維護，從而確保了系統可用性；

獨特安全設計：獨特安全性設計能夠抵御多個網絡攻擊，從而確保系統安全性；負載均衡器能夠依據實際響應時間制訂優先級交付決議，從而實現高性能、智能化流量管理，達成最好群性能。采取第七層應用控制還能夠降低通信高峰期錯誤訊息，因為差錯控制和流量管理技術能夠偵測到部分錯誤信息，并透明地將會話重定向到另一個服務器，使用戶順利地進行使用。比如，服務器A不可用或數據庫出現錯誤，錯誤信息將會返回到負載均衡器上，然后會將用戶訪問指向服務器B或將消息重放到其它數據庫中去，整個過程對用戶是透明。現在，很多廠商推出了專用于平衡服務器負載負載均衡器。現在負載均衡器生產商有:Intel、AlteonWeb、ArrowPoint(已被思科并購)、CoyotePoint、F5Networks、FoundryNetworks、HydraWeb和RADWare等。負載均衡器形式多個多樣，作為開啟器，它以多種形式和大小出現。部分廠商，如Alteon、ArrowPoint，將負載均衡器集成到交換設備中，置于服務器和Internet鏈接之間;而另外部分廠商，如CoyotePoint、F5Networks和HydraWeb，則利用兩塊網絡適配器將這一功效集成到PC中，其中一塊連接到前端止于Web服務器Hub上，另一塊經過路由器或其它設備連接到Internet上。一旦負載均衡設備檢測到所管理每臺服務器承載負荷量，它會根據一定算法來分配通信。ArrowPoint企業CS-100、F5Big/ip、和CoyotePoint企業均衡器全部支持循環均衡功效。其處理方法是，均衡器同時向全部可用服務器以命令序列方法發送相同數量請求。AlteonAceSwitch180、CoyotePoint均衡器、F5NetworksBig/ip和RADWareWeb服務定向器支持這么一個均衡方法:它能以最小TCP鏈接將請求發送到服務器。ArrowPointCS-100還支持靜態負荷均衡選項，這就是說，為服務器分配請求是建立在事先已指定負荷量基礎之上。舉個簡單例子，使用Pentium300機器應比Pentium200承載更多請求。因為采取了負載均衡技術，自動故障恢復得以實現，服務時間能夠延長，24×7可靠性和連續運行成為可能。另外，負載均衡器通常也支持路徑外返回模式，即繞過流量分配器，為那些焦慮等候大量數據文件請求響應用戶提供愈加快響應時間。總而言之，假如負載均衡需求簡單，也就是說，只是靠近于經過全部服務器“共享”級水平，而且網絡環境也只是由低速LAN組成，則不需要太高級均衡產品。一樣，若是靜態內容傳輸，則只要含有循環分配功效負載均衡器也就能夠了。在最新負載