南京财经大学F5链路负载均衡解决方案(共23页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上南京财经大学F5 Link Controller多链路负载均衡解决方案 目 录1. 项目背景分析1.1 南京财经大学的现状南京财经大学校园网建设始于1997年,2001年升级改造,经多年建设已形成一个运行稳定、可靠的多出口千兆以太网。在出口线路上采用多出口方式,目前采用策略路由进行路由选择来实现与教育网和公网的链接。我校目前网络架构的拓扑如下图示。目前接入计算机终端约10000台,在线用户峰值7千左右。根据学校发展的需要及目前ISP运营商所能提供的服务,下一阶段将对出口进行改造,采用负载均衡设备的方式选择出口线路。目前南京财经大学的出口线路包括2条单模1000M链路(
2、cernet和网通)和1条100M电缆的电信。拥有电信和网通地址各64个。改造后学校的所有访问经过网络安全设备、带宽管理设备(暂不采购)接到链路均衡设备上,由链路均衡设备与引入的多条出口线路直接链接。考虑目前学校的的实际需求和目前ISP运营商所能提供的服务,本次出口链路改造需要适当考虑电信100M链路的扩展(先增加到2条),同时为了今后发展的需要,要留有相应扩充用的具备一定数量的万兆、千兆和百兆出口接口。1.2 链路改造后的预期设想改造后要求能实现当一条出口链路发生中断时,能按照设置的优先策略,动态地将故障链路流量转移到其它活动链路上。提高外界对学校各种网站的访问速度,是本次增加链路设备的核心
3、需求之一。能实现多种管理策略和路由策略,在保证链路带宽的情况下,能确实提高我校的网络运行性能和带宽效率,保证学校进出口通畅。链路负载均衡设备必须具备智能DNS解析功能,同时不得改变校园网现有的DNS解析方案。1.3 为什么推荐F5产品对于此次南京财经大学参考品牌中列举的三家厂商,我公司经过仔细对比、慎重考虑之后,选择F5公司的产品进行投标,主要是因为:1.3.1 公司方面1、 美国著名第三方市场调查机构Gartner调查显示,F5是应用流量管理领域公认的领导者;2、 独立式应用流量管理产品市场份额中,F5全球市场份额第一,占38.7%,远远大于Radware(6%)和Array(2%);3、
4、F5全球1200员工,研发人员400人,多年以来,一直技术创新,引领技术方向;4、 F5中国30人,工程师10人;渠道技术支持和服务体系完善,能够为南京财经大学提供及时,优质的服务能力1.3.2 产品硬件和性能方面1、 F5在第四层流量处理时,使用专门的ASIC芯片,流量处理速度和吞吐量都大大增加,在第三方的测试报告中,其各项性能远高于其他同档次产品;2、 F5在第七层流量处理时,使用2.8GHz主频的CPU,流量处理速度和吞吐量都大大增加,其他厂家对于第七层的流量处理通常只停留在HTTP数据流上;3、 F5在存储介质方面,同时使用CF卡和硬盘,主OS运行在CF上,在硬盘上可以备份两个OS,并
5、且增加日志存储量,系统稳定型提高,同时对于日后日记审计有所帮助;4、 F5内存大,缺省2G,可以升级到4G,可以支持更大的并发会话数(可达到200万以上);5、 F5带有LCD(液晶屏),可以方便查看流量情况和报警情况,以便巡检;6、 F5内置了SSL加速芯片,并附送了100TPS(并发新建100SSL连接)的License;7、 F5内置了Watchdog芯片,支持双机冗余时,硬件检测并触发设备切换,切换时间可以达到毫秒级,而其他厂商的产品只是基于网络层上的HA。1.3.3 产品软件和功能方面1、 F5缺省支持丰富的软件功能,包括双向链路负载均衡,服务器负载均衡,Qos,SSL卸载和加速,包
6、过滤防火墙和DOS防护功能;2、 F5还可以通过软件激活,实现流量压缩,内存Cache,MSM,Web加速等应用优化功能。3、 F5可以通过软件激活,实现IPv6和IPv4网关功能,对于Cernet2教育网中IPv6的部署可以支持4、 在链路负载均衡中,F5在Inbound和Outbound链路负载均衡时,使用两套独立的算法系统。尤其在Inbound时,具备近二十种算法,并支持三个优先级层次选择,这样可以达到最高的正确解析率。5、 在服务器负载均衡中,F5具备业界唯一的可编程流量控制,对于复杂的第七层流量管理可以更好的支持。6、 在服务器负载均衡中,F5具备丰富的会话保持机制,支持更复杂的应用
7、。7、 F5的API二次开发接口,可以更加灵活地跟应用结合。8、 F5管理界面非常友好,便于运维人员配置和维护。2. F5提供的最佳解决方案2.1 设计结构图:在多ISP接入时,各个ISP接入的线路通过防火墙连接到F5 Link Controller上, F5 Link Controller工作在3层模式下,可划分为多个VLAN,分别连接各个ISP线路和内网核心交换机。核心交换机的默认路由指向F5 Link Controller; F5 Link Controller可设置多个缺省网关,指向各个ISP的对端ip地址,来确保多链路之间的高可用性和各ISP用户的就近性访问。2.2 实现原理在学校使
8、用了多条链路后,F5 Link Controller主要负责出入站连接的高可用性和智能链路选择:2.2.1 出站访问对于内部办公用户由内向外的出站访问,F5 link controller可检测到整个链路中出现的错误,从而能够提供可靠的端到端 WAN 连接。它可以监视每个连接的运行状态和可用性,实时检测链路或 ISP 的损耗情况。一旦某条链路出现故障,流量将被动态地传递给其它可用链路,从而确保内部用户对外的访问继续保持连接。F5 link controller可设置多个缺省网关ip地址,构成default gateway pool。然后根据所设定的负载均衡算法来为每个出站连接智能的选择某个缺省
9、网关,从而实现出站流量的链路负载均衡。F5 link controller包括基于静态IP地址段或基于响应时间和线路质量计算等多种负载均衡算法,可探测哪条链路可以为用户提供最佳服务,然后将该用户引导至此链路,确保他们能得到最快服务及最高质量的连接。完整的数据连接包括client向server发起的请求数据和server向client返回的响应数据。在出站的请求数据根据lc的负载均衡算法选择了某条链路后,为了保证远端被访问的服务器的响应数据也能够从该链路返回,F5 LinkController使用了SNAT Automap技术。此技术保证了请求数据在选择了某个ISP链路后离开LC时,会被NAT成
10、该ISP的ip地址,对外发送出去,这样远端被访问的服务器自然就会把响应数据从该ISP线路发送回来,实现了出站连接进出数据包都使用最优链路。利用LC的智能流量管理功能,可替代防火墙的NAT功能,并保证流量可以通过与互联网的最佳连接往返发送。 2.2.2 入站访问 对于外部用户对学校内部应用的入站访问,F5 LinkController可以通过智能DNS解析功能,动态选择最佳链路,将外部用户导向到内部站点中的资源。同时LC会随时监测每条链路的状况,当发现任何一条ISP链路故障时,都不会再把该ISP的ip地址解析给用户,从而保证用户可以24*7的访问到学校内部应用并且提高各地区用户的访问速度。F5
11、Link Controller 中的DNS功能模块将分别绑定多个ISP 服务商的公网ip地址,解析来自互联网用户的地址解析请求。后台服务器则由BIG IP Link Controller做成集群并虚拟化成针对ISP A的虚拟服务器Virtual Server 1 和ISP B的虚拟服务器Virtual Server 2等 ,这样对于每个用户到来的请求, BIG IP Link Controller都会分别检测后台服务器的状态并选择最佳的链路提供服务,达到用户的就近性访问及服务器的负载均衡。同时LC还具备lasthop技术,保证了服务器的响应数据会从请求数据的进入链路返回。 Link Contr
12、oller 在回应客户的DNS解析请求时, 可以采用15种动态或者静态的负载均衡算法,从而达到入站流量的多链路动态负载均衡的效果。2.2.3 系统切换时间在采用DNS实现链路切换时,系统的切换时间主要取决于每个域名的TTL时间设置。在LinkControl系统里,每个域名如均可设置对应的TTL生存时间。在用户的LocalDNS得到域名解析纪录后,将在本地在TTL设定时间内将该域名解析对应纪录进行Cache,在Cache期间所有到该LocalDNS上进行域名解析的用户均将获得该纪录。在TTL时间timeout之后,如果有用户到LocalDNS上请求解析,则此LocalDNS将重新发起一次请求到L
13、inkController上获得相应纪录。因此,当单条线路出现故障时,LinkController将在系统定义的检查间隔(该时间可自行定义)内检查到线路的故障,并只解析正常的线路侧地址。但此时在LocalDNS上可能还有未过时的Cache纪录。在TTL时间timeout之后,该LocalDNS重新发起请求的时候就将从LinkController上获得正确的解析,从而引导用户通过正常的线路进行访问。系统检测间隔加上TTL时间之和则为系统切换的最长时间。通常,系统检测间隔设置为60秒,而TTL时间设置为300秒,所以系统切换的最长时间为6分钟。3. 解决方案功能介绍3.1 高可用性Link Con
14、troller可检测到整个链路中出现的错误,从而能够提供可靠的端到端 WAN 连接。它可以监视每个连接的运行状态和可用性,实时检测链路或 ISP 的损耗情况。一旦出现故障,流量将被动态地传递给其它可用链路,从而确保用户及外部客户继续保持连接。3.1.1 全面的链路监控能力如何有效地确定链路,服务器、应用、内容的状态,是提高系统可靠性的关键。LC利用其独到的、高效的“健康检测”手段,识别链路,服务器、应用、内容的状态。它们包括:多种服务器状态监测手段服务器(Node)-Ping(ICMP)服务(Port)-Connect扩展的应用验证(EAV)扩展的内容验证(ECV)频度,e.g.10secon
15、ds响应,e.g.5seconds 服务器逻辑连接状态检测ICMP 应用类型状态检测TCP/UDP 扩展内容查证(ECV: Extended Content Verification)-ECV是一种非常复杂的服务检查,主要用于确认应用程序能否对请求返回对应的数据。如果一个应用对该服务检查作出响应并返回对应的数据,则BIGIP控制器将该服务器标识为工作良好。如果服务器不能返回相应的数据,则将该服务器标识为宕机。宕机一旦修复,BIGIP就会自动查证应用已能对客户请求作出正确响应并恢复向该服务器传送。该功能使BIGIP可以将保护延伸到后端应用如Web内容及数据库。BIGIP的ECV功能允许您向Web
16、服务器、防火墙、缓存服务器、代理服务器和其它透明设备发送查询,然后检查返回的响应。这将有助于确认您为客户提供的内容正是其所需要的。 扩展应用查证(EAV: Extended Application Verification)EAV是另一种服务检查,用于确认运行在某个服务器上的应用能否对客户请求作出响应。为完成这种检查,BIGIP控制器使用一个被称作外部服务检查者的客户程序,该程序为BIGIP提供完全客户化的服务检查功能,但它位于BIGIP控制器的外部。例如,该外部服务检查者可以查证一个从后台数据库中取出数据的应用能否正常工作。EAV是BIGIP提供的非常独特的功能,它提供管理者将BIGIP客户
17、化后访问各种各样应用的能力,该功能使BIGIP在提供标准的可用性查证之外能获得服务器、应用及内容可用性等最重要的反馈。该功能对于提高系统可靠性至关重要,它用于从客户的角度测试您的站点。例如,您可以模拟客户完成交易所需的所有步骤连接到前置服务器或中间件服务器、从目录中选择项目以及验证交易使用的信用卡。一旦BIGIP掌握了该“可用性”信息,即可利用负载平衡使资源达到最高的可用性。BIGIP已经为测试多种服务的健康情况和状态,预定义了扩展应用验证(EAV),如:FTP、NNTP、SMTP、POP3和MSSQL等,用户还可依据实际应用,自行编辑EAV脚本。 Transparent检测方式。- Tran
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