服务器负载均衡解决方案.docx

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1、服务器负载均衡解决方案服务器负载平衡解决方案1.问题分析信息服务的效率、速度、可靠性、连续性对于一个企业的生产、销售、宣传等已经起着不可估量的作用。随着企业的不断发展，网络服务器面对的访问数量大大增加并且愈加不可预知。如今，服务器系统必须具备提供大量并发访问服务的能力，其处理能力和I/O能力已经成为提供服务的瓶颈，假如客户的增加导致通信量超出了服务器能承受的范围，那么其结果必然是宕机。显然，单台服务器有限的性能不可能解决这个问题，所以将多台服务器通过网络连接起来，高效、安全的提供项一样的服务就成为解决服务器系统负载问题的唯一方案。1)问题1：假如将多台服务器通过网络交换机简单的进行连接，提供一

2、样的服务，将碰到下面问题：服务器接受的网络请求不平衡，即服务器的负载不平衡，可能会出现一些服务器的负载很高，而另一些服务器负载还很低，所以固然还有剩余的服务器资源，但用户访问仍然很慢；假如服务器群中有的服务器因故障宕机，但是仍然会有请求发给该服务器，所以，固然其他服务器仍然健康，但是用户访问还是会中断。非太平洋网图片，内容及服务网络与本站无关ServerIron支持四种主要的互联网流量管理应用：1、可靠的服务器负载平衡(SLB)在不间断监视服务器、应用程序和内容健康状况的同时，在多个服务器之间分配基于IP的服务并以透明方式平衡网络通信量。这样既可从整体上改善服务的可靠性和可用性，可以同时确保服

3、务器的可访问性。非太平洋网图片，内容及服务网络与本站无关2)问题2：假如有多种应用分别运行在不同的服务器上，将碰到下面问题：当某种服务的服务器利用率高时，而另一些服务器的服务器负载还很低，所以固然还有剩余的服务器资源，但用户对该种服务的访问仍然很慢；假如服务器群中有某种服务的服务器因故障宕机，固然其他服务器仍然健康，但是用户对该种服务的访问还是会中断。非太平洋网图片，内容及服务网络与本站无关2.解决方案为了解决以上问题，北京融通九洲科技有限公司提出了服务器负载平衡解决方案，进而提高服务器系统的性能、可靠性、可扩展性。1)解决方案1：将多台服务器通过负载平衡交换机进行连接，提供一样的服务，能够实

4、现下面功能：服务器负载平衡能够使多个服务器同时运行一样的应用，而所有服务器的负载情况一样，进而提高服务的整体性能；服务器负载平衡能够通过检查服务器的健康状态，假如有服务器出现故障，则不向该服务器转发请求，进而保证服务的可用性；服务器负载平衡能够在线的升级、更换和增加服务器，提高服务的可维护性和可扩展性；服务器负载平衡能够通过抗DOS攻击、包过滤等方式提高，服务的安全性；非太平洋网图片，内容及服务网络与本站无关2)解决方案2：将多台服务器通过负载平衡交换机进行连接，提供多种的服务，能够实现下面功能：服务器负载平衡能够使多个服务器同时运行多种的应用，而所有服务器的负载情况一样，进而提高所有服务的性

5、能；服务器负载平衡能够通过检查服务器的健康状态，假如有服务器出现故障，则不向该服务器转发请求，进而保证所有服务的可用性；服务器负载平衡能够在线的升级、更换和增加服务器，提高服务的可维护性和可扩展性；服务器负载平衡能够通过抗DOS攻击、包过滤等方式提高，服务的安全性；非太平洋网图片，内容及服务网络与本站无关3)解决方案3：将多台服务器通过2台负载平衡交换机进行连接，提供多种的服务，能够实现下面功能：对系统安全性要求高的用户，配置2台负载平衡交换机能够完全消除单点失效的故障点，进而保证整个系统的安全性和可用性；服务器负载平衡能够使多个服务器同时运行多种的应用，而所有服务器的负载情况一样，进而提高所

6、有服务的性能；服务器负载平衡能够通过检查服务器的健康状态，假如有服务器出现故障，则不向该服务器转发请求，进而保证所有服务的可用性；服务器负载平衡能够在线的升级、更换和增加服务器，提高服务的可维护性和可扩展性；服务器负载平衡能够通过抗DOS攻击、包过滤等方式提高，服务的安全性；非太平洋网图片，内容及服务网络与本站无关当前，无论在企业网、园区网还是在广域网如Internet上，业务量的发展都超出了过去最乐观的估计，上网热潮风起云涌，新的应用层出不穷，即便根据当时最优配置建设的网络，也很快会感到吃不消。尤其是各个网络的核心部分，其数据流量和计算强度之大，使得单一设备根本无法承当，而怎样在完成同样功能

7、的多个网络设备之间实现合理的业务量分配，使之不致于出现一台设备过忙、而别的设备却未充分发挥处理能力的情况，就成了一个问题，负载平衡机制也因而应运而生。负载平衡建立在现有网络构造之上，它提供了一种廉价有效的方法扩展服务器带宽和增加吞吐量，加强网络数据处理能力，提高网络的灵敏性和可用性。它主要完成下面任务：解决网络拥塞问题，服务就近提供，实现地理位置无关性；为用户提供更好的访问质量；提高服务器响应速度；提高服务器及其他资源的利用效率；避免了网络关键部位出现单点失效。对一个网络的负载平衡应用，能够从网络的不同层次入手，详细情况要看对网络瓶颈所在之处的详细分析，大体上不外乎从传输链路聚合、采用更高层网

8、络交换技术和设置服务器集群策略三个角度实现。传输链路聚合为了支持与日俱增的高带宽应用，越来越多的PC机使用愈加快速的链路连入网络。而网络中的业务量分布是不平衡的，核心高、边缘低，关键部门高、一般部门低。伴随计算机处理能力的大幅度提高，人们对多工作组局域网的处理能力有了更高的要求。当企业内部对高带宽应用需求不断增大时例如Web访问、文档传输及内部网连接，局域网核心部位的数据接口将产生瓶颈问题，瓶颈延长了客户应用请求的响应时间。并且局域网具有分散特性，网络本身并没有针对服务器的保护措施，一个无意的动作像一脚踢掉网线的插头就会让服务器与网络断开。通常，解决瓶颈问题采用的对策是提高服务器链路的容量，使

9、其超出目前的需求。例如能够由快速以太网升级到千兆以太网。对于大型企业来讲，采用升级技术是一种长远的、有前景的解决方案。然而对于很多企业，当需求还没有大到非得花费大量的金钱和时间进行升级时，使用升级技术就显得大材小用了。在这种情况下，链路聚合技术为消除传输链路上的瓶颈与不安全因素提供了成本低廉的解决方案，链路聚合技术，将多个线路的传输容量融合成一个单一的逻辑连接。当原有的线路知足不了需求，而单一线路的升级又太昂贵或难以实现时，就要采用多线路的解决方案了。目前有4种链路聚合技术能够将多条线路“捆绑起来。同步IMUX系统工作在T1/E1的比特层，利用多个同步的DS1信道传输数据，来实现负载平衡。IM

10、A是另外一种多线路的反向多路复用技术，工作在信元级，能够运行在使用ATM路由器的平台上。用路由器来实现多线路是一种流行的链路聚合技术，路由器能够根据已知的目的地址的缓冲cache大小，将分组分配给各个平行的链路，可以以采用循环分配的方法来向线路分发分组。多重链路PPP，又称MP或MLP，是应用于使用PPP封装数据链路的路由器负载平衡技术。MP能够将大的PPP数据包分解成小的数据段，再将其分发给平行的多个线路，还能够根据当前的链路利用率来动态地分配拨号线路。这样做尽管速度很慢，由于数据包分段和附加的缓冲都增加时延，但能够在低速的线路上运行得很好。链路聚合系统增加了网络的复杂性，但也提高了网络的可

11、靠性，使人们能够在服务器等关键LAN段的线路上采用冗余路由。对于IP系统，能够考虑采用VRRP虚拟路由冗余协议。VRRP能够生成一个虚拟缺省的网关地址，当主路由器无法接通时，备用路由器就会采用这个地址，使LAN通信得以继续。总之，当主要线路的性能必需提高而单条线路的升级又不可行时，能够采用链路聚合技术。更高层交换大型的网络一般都是由大量专用技术设备组成的，如包括防火墙、路由器、第2层/3层交换机、负载平衡设备、缓冲服务器和Web服务器等。怎样将这些技术设备有机地组合在一起，是一个直接影响到网络性能的关键性问题。如今很多交换机提供第四层交换功能，能够将一个外部IP地址映射为多个内部IP地址，对每

12、次TCP连接请求动态使用其中一个内部地址，到达负载平衡的目的。有的协议内部支持与负载平衡相关的功能，例如HTTP协议中的重定向能力。Web内容交换技术，即URL交换或七层交换技术，提供了一种对访问流量的高层控制方式。Web内容交换技术检查所有的HTTP报头，根据报头内的信息来执行负载平衡的决策，并能够根据这些信息来确定怎样为个人主页和图像数据等内容提供服务。它不是根据TCP端口号来进行控制的，所以不会造成访问流量的滞留。假如Web服务器已经为图像服务、SSL对话、数据库事务服务之类的特殊功能进行了优化，那么，采用这个层次的流量控制将能够提高网络的性能。目前，采用第七层交换技术的产品与方案，有黎

13、明网络的iSwitch、交换机，Cisco的CDN内容交换网络系统等。服务器群集解决方案在某些情况下，例如，某网站内部职员和外部客户同时使用网站，而公司要将内部职员的服务请求连接到一个较慢的服务器来为外部客户提供更多的资源，这时就能够使用Web内容交换技术。Web主机访问控制设备可以以使用这种技术来降低硬件成本，由于它能够轻易地将访问多个主机的用户流量转移给同一个Web服务器。假如用户访问量增加到一定程度，这些流量还能够被转移到专用的Web服务器设备，固然这种专用设备的成本较高，但是由于使用的是一样的Web内容交换技术来控制流量，所以网络的构造框架就不用再进行改变了。但是，使用Web内容交换技

14、术的负载平衡设备所能支持的标准和规则的数目有限，其采用的标准和规则的灵敏性也有限。另外，负载平衡设备所能监测到HTTP报头的深度也是限制内容交换能力的一个因素。假如所要找的信息在负载平衡设备所不能监测的字段内，那内容交换的作用就无法发挥。而且，内容交换还遭到能够同时开启的TCP连接数量以及TCP连接的建立和断开比率的限制。另外，Web内容交换技术还会占用大量的系统资源包括内存占用和处理器占用。对Web内容交换技术进行的测试表明，操纵Web内容的吞吐量是很费力的，有时只能得到很小的性能改良。所以，网络管理员必须认真考虑投入与回报的问题。带平衡策略的服务器群集如今，服务器必须具备提供大量并发访问服

15、务的能力，其处理能力和I/O能力已经成为提供服务的瓶颈。假如客户的增加导致通信量超出了服务器能承受的范围，那么其结果必然是宕机。显然，单台服务器有限的性能不可能解决这个问题，一台普通服务器的处理能力只能到达每秒几万个到几十万个请求，无法在一秒钟内处理上百万个甚至更多的请求。但若能将10台这样的服务器组成一个系统，并通过软件技术将所有请求平均分配给所有服务器，那么这个系统就完全拥有每秒钟处理几百万个甚至更多请求的能力。这就是利用服务器群集实现负载平衡的最初基本设计思想。早期的服务器群集通常以光纤镜像卡进行主从方式备份。令服务运营商头疼的是关键性服务器或应用较多、数据流量较大的服务器一般档次不会太

16、低，而服务运营商花了两台服务器的钱却经常只得到一台服务器的性能。新的解决方案见图，通过LSANTLoadSharingNetworkAddressTransfer将多台服务器网卡的不同IP地址翻译成一个VIP(VirtualIP)地址，使得每台服务器均时时处于工作状态。原来需要用小型机来完成的工作改由多台PC服务器完成，这种弹性解决方案对投资保护的作用是相当明显的既避免了小型机刚性升级所带来的宏大设备投资，又避免了人员培训的重复投资。同时，服务运营商能够根据业务的需要随时调整服务器的数量。网络负载平衡提高了诸如Web服务器、FTP服务器和其他关键任务服务器上的因特网服务器程序的可用性和可伸缩性

17、。单一计算机能够提供有限级别的服务器可靠性和可伸缩性。但是，通过将两个或两个以上高级服务器的主机连成群集，网络负载平衡就能够提供关键任务服务器所需的可靠性和性能。为了建立一个高负载的Web站点，必须使用多服务器的分布式构造。上面提到的使用代理服务器和Web服务器相结合，或者两台Web服务器互相协作的方式也属于多服务器的构造，但在这些多服务器的构造中，每台服务器所起到的作用是不同的，属于非对称的体系构造。非对称的服务器构造中每个服务器起到的作用是不同的，例如一台服务器用于提供静态网页，而另一台用于提供动态网页等等。这样就使得网页设计时就需要考虑不同服务器之间的关系，一旦要改变服务器之间的关系，就

18、会使得某些网页出现连接错误，不利于维护，可扩展性也较差。能进行负载平衡的网络设计构造为对称构造，在对称构造中每台服务器都具备等价的地位，都能够单独对外提供服务而无须其他服务器的辅助。然后，能够通过某种技术，将外部发送来的请求均匀分配到对称构造中的每台服务器上，接收到连接请求的服务器都独立回应客户的请求。在这种构造中，由于建立内容完全一致的Web服务器并不困难，因而负载平衡技术就成为建立一个高负载Web站点的关键性技术。总之，负载平衡是一种策略，它能让多台服务器或多条链路共同承当一些繁重的计算或I/O任务，进而以较低成本消除网络瓶颈，提高网络的灵敏性和可靠性3.Foundry负载平衡解决方案的优

19、势Foundry负载平衡产品具有下面优势：产品线齐全：能够知足从中小企业到电信运营商全部用户的需求；产品配置灵敏：通过产品的模块化设计，向用户提供产品性能、端口数量、端口类型，电源数量等指标的不同配置，进而知足所有用户的个性化需求；模块支持热插拔：所有模块热插拔设计，能够使用户在线对设备进行升级和维护，进而保证了系统的可用性；独特的安全设计：独特的安全性设计能够抵抗多种网络攻击，进而保证系统的安全性；负载平衡器能够根据实际的响应时间制定优先级交付决策，进而实现高性能、智能化流量管理，到达最佳的服务器群性能。采用第七层应用控制还能够减少通信高峰期的错误讯息，由于过失控制和流量管理技术能够侦测到一

20、些错误信息，并透明地将会话重定向到另一个服务器，使用户顺利地进行使用。例如，服务器A不可用或者数据库出现错误，错误信息将会返回到负载平衡器上，然后会将客户的访问指向服务器B或者将消息重放到其他数据库中去，整个经过对用户是透明的。目前，很多厂商推出了专用于平衡服务器负载的负载平衡器。目前负载平衡器生产商有:Intel、AlteonWeb、ArrowPoint(已被思科并购)、CoyotePoint、F5Networks、FoundryNetworks、HydraWeb以及RADWare等。负载平衡器的形式多种多样，作为启动器，它以各种形式和大小出现。一些厂商，如Alteon、ArrowPoint

21、，将负载平衡器集成到交换设备中，置于服务器与Internet链接之间;而另外一些厂商，如CoyotePoint、F5Networks以及HydraWeb，则运用两块网络适配器将这一功能集成到PC中，其中一块连接到前端止于Web服务器的Hub上，另一块通过路由器或其他设备连接到Internet上。一旦负载平衡设备检测到所管理的每台服务器承载的负荷量，它会根据一定的算法来分配通信。ArrowPoint公司的CS-100、F5的Big/ip、以及CoyotePoint公司的平衡器都支持循环平衡功能。其处理方法是，平衡器同时向所有可用服务器以命令序列方式发送一样数量的请求。Alteon的AceSwit

22、ch180、CoyotePoint的平衡器、F5Networks的Big/ip以及RADWare的Web服务定向器支持这样一种平衡方法:它能以最小的TCP链接将请求发送到服务器。ArrowPoint的CS-100还支持静态负荷平衡选项，这就是讲，为服务器分配请求是建立在事先已指定负荷量的基础之上的。举个简单例子，使用Pentium300的机器应比Pentium200承载更多的请求。由于采用了负载平衡技术，自动故障恢复得以实现，服务的时间能够延长，247可靠性和持续运行成为可能。另外，负载平衡器一般也支持途径外返回形式，即绕过流量分配器，为那些焦急等待大量数据文件请求响应的客户提供更快的响应时间

23、。总之，假如负载平衡需求简单，也就是讲，只是接近于通过所有服务器的“分享级水平，并且网络环境也只是由低速LAN组成，则不需要太高级的平衡产品。同样的，若是静态内容传输，则只要具备循环分配功能的负载平衡器也就能够了。在最新的负载平衡产品中，智能化越来越明显。一些智能化的负载平衡器能够侦测到像数据库错误、服务器不可用等信息，进而采取措施使会话恢复和重定向服务器，使电子商务能够得以顺利进行。多址负载平衡器能够对客户发来的访问请求进行解析，计算出最佳地址，然后将该地址返回客户，使客户自动连接到对其请求来讲最佳的数据中心。典型产品:Intel网擎负载平衡器负载平衡服务详细分为本地负载平衡服务和远程负载平

24、衡服务。英特尔公司的网擎(IntelNetStructure)7170网络应用负载平衡器，可应用于本地负载平衡服务。该设备能够平衡服务器群中所有的服务器和应用之间的通信负载，根据实时响应时间进行判定，将任务交由负载最轻的服务器来处理，以实现真正的智能通信管理和优秀的服务器群性能。服务器故障切换和多重冗余特性能够让通信绕过故障点,进而使用户站点始终保持运行和可访问性。并且，每次提供负载平衡服务后，7170网络应用负载平衡器都有记录，天天都会自动生成一个报告，客户通过这一报告还能了解流量的分布情况。英特尔网擎系列中的7190多址负载平衡器可用于远程负载平衡服务。这一设备针对拥有多个网站地址的企业进行专门设计，能够根据单个URL地址将通信路由到方便可用的站点，进而实现广域网范围的负载平衡。为了提高响应速度，7190采用“快速响应形式，使所有的站点都能对同一用户的访问请求作出响应，响应最快的站点将接受并完成这一访问任务，而不是在发生用户请求时计算“最快的路由因此产生额外的延迟时间。管理员能够采用这种形式确保很短的服务器响应时间，可以以选择对用户满意度产生更大影响的其他算法。系统在后台采集多站点状态信息，如服务器响应时间、通信量、本地系统状态，进而使7190能够立即确定每个数据中心的状态，并将访问导向最佳站点。