負(fù)載均衡的技術(shù)原理及應(yīng)用.doc

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1、負(fù)載均衡的技術(shù)原理及應(yīng)用1?概述1.1?負(fù)載均衡產(chǎn)生背景1.1.1?服務(wù)器負(fù)載均衡產(chǎn)生背景隨著Internet的快速發(fā)展和業(yè)務(wù)量的不斷提高，基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)訪問流量迅速增長，特別是對數(shù)據(jù)中心、大型企業(yè)以及門戶網(wǎng)站等的訪問，其訪問流量甚至達(dá)到了10Gb/s的級(jí)別；同時(shí)，服務(wù)器網(wǎng)站借助HTTP、FTP、SMTP等應(yīng)用程序，為訪問者提供了越來越豐富的內(nèi)容和信息，服務(wù)器逐漸被數(shù)據(jù)淹沒；另外，大部分網(wǎng)站（尤其電子商務(wù)等網(wǎng)站）都需要提供不間斷24小時(shí)服務(wù)，任何服務(wù)中斷或通信中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)丟失都會(huì)造成直接的商業(yè)損失。所有這些都對應(yīng)用服務(wù)提出了高性能和高可靠

2、性的需求。但是，相對于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，服務(wù)器處理速度和內(nèi)存訪問速度的增長卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于網(wǎng)絡(luò)帶寬和應(yīng)用服務(wù)的增長，網(wǎng)絡(luò)帶寬增長的同時(shí)帶來的用戶數(shù)量的增長，也使得服務(wù)器資源消耗嚴(yán)重，因而服務(wù)器成為了網(wǎng)絡(luò)瓶頸。傳統(tǒng)的單機(jī)模式，也往往成為網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)。圖1現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的不足?針對以上情況，有以下幾種解決方案：(1)?????服務(wù)器進(jìn)行硬件升級(jí)：采用高性能服務(wù)器替換現(xiàn)有低性能服務(wù)器。該方案的弊端：·?????????????高成本：高性能服務(wù)器價(jià)格昂貴，需要高額成本投入，而原有低性能服務(wù)器被閑置，造成資源浪費(fèi)。·?????????????可擴(kuò)展性差：每一次業(yè)

3、務(wù)量的提升，都將導(dǎo)致再一次硬件升級(jí)的高額成本投入，性能再卓越的設(shè)備也無法滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)量的發(fā)展趨勢。·?????????????無法完全解決現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中面臨的問題：如單點(diǎn)故障問題，服務(wù)器資源不夠用問題等。(2)?????組建服務(wù)器集群，利用負(fù)載均衡技術(shù)在服務(wù)器集群間進(jìn)行業(yè)務(wù)均衡。多臺(tái)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連組成一個(gè)服務(wù)器集群，每臺(tái)服務(wù)器都提供相同或相似的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。服務(wù)器集群前端部署一臺(tái)負(fù)載均衡設(shè)備，負(fù)責(zé)根據(jù)已配置的均衡策略將用戶請求在服務(wù)器集群中分發(fā)，為用戶提供服務(wù)，并對服務(wù)器可用性進(jìn)行維護(hù)。該方案的優(yōu)勢：·?????????????低成本：按

4、照業(yè)務(wù)量增加服務(wù)器個(gè)數(shù)即可；已有資源不會(huì)浪費(fèi)，新增資源無需選擇昂貴的高端設(shè)備?！?????????????可擴(kuò)展性：當(dāng)業(yè)務(wù)量增長時(shí)，系統(tǒng)可通過增加服務(wù)器來滿足需求，且不影響已有業(yè)務(wù)，不降低服務(wù)質(zhì)量?！?????????????高可靠性：單臺(tái)服務(wù)器故障時(shí)，由負(fù)載均衡設(shè)備將后續(xù)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向其他服務(wù)器，不影響后續(xù)業(yè)務(wù)提供，保證業(yè)務(wù)不中斷。圖2負(fù)載均衡技術(shù)?1.1.2?網(wǎng)關(guān)負(fù)載均衡產(chǎn)生背景SSLVPN網(wǎng)關(guān)、IPsec網(wǎng)關(guān)、防火墻網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)關(guān)設(shè)備，因?yàn)闃I(yè)務(wù)處理的復(fù)雜性，往往成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸。以防火墻網(wǎng)關(guān)為例：防火墻作為網(wǎng)絡(luò)部署的“警衛(wèi)”，在網(wǎng)絡(luò)中不可或缺，但

5、其往往不得不面臨這樣的尷尬：網(wǎng)絡(luò)防衛(wèi)越嚴(yán)格，需要越仔細(xì)盤查過往的報(bào)文，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)性能越低，成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸。在這種情況，如果廢棄現(xiàn)有設(shè)備去做大量的硬件升級(jí)，必將造成資源浪費(fèi)，隨著業(yè)務(wù)量的不斷提升，設(shè)備也將頻繁升級(jí)。頻繁升級(jí)的高成本是相當(dāng)可怕的。因此將網(wǎng)關(guān)設(shè)備等同于服務(wù)器，組建網(wǎng)關(guān)集群的方案應(yīng)運(yùn)而生：將多個(gè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備并聯(lián)到網(wǎng)絡(luò)中，從而形成集群，提高網(wǎng)絡(luò)處理能力。1.1.3?鏈路負(fù)載均衡產(chǎn)生背景信息時(shí)代，工作越來越離不開網(wǎng)絡(luò)，為了規(guī)避運(yùn)營商出口故障帶來的網(wǎng)絡(luò)可用性風(fēng)險(xiǎn)，和解決網(wǎng)絡(luò)帶寬不足帶來的網(wǎng)絡(luò)訪問問題，企業(yè)往往會(huì)租用兩個(gè)或多個(gè)運(yùn)營商出口（如：

6、電信、網(wǎng)通等）。如何合理運(yùn)用多個(gè)運(yùn)營商出口，既不造成資源浪費(fèi)，又能很好的服務(wù)于企業(yè)？傳統(tǒng)的策略路由可以在一定程度上解決該問題，但是策略路由配置不方便，而且不夠靈活，無法動(dòng)態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，且策略路由無法根據(jù)帶寬進(jìn)行報(bào)文分發(fā)，造成高吞吐量的鏈路無法得到充分利用。鏈路負(fù)載均衡技術(shù)通過動(dòng)態(tài)算法，能夠在多條鏈路中進(jìn)行負(fù)載均衡，算法配置簡單，且具有自適應(yīng)能力，能很好的解決上述問題。1.1.4?全局負(fù)載均衡產(chǎn)生背景隨著社會(huì)各領(lǐng)域全球化進(jìn)程的日益深化，實(shí)現(xiàn)各方面信息的全球共享成為人們的迫切需求。然而，無論用戶的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部采用多么完善的冗余機(jī)制、安全

7、的防范工具以及先進(jìn)的負(fù)載均衡技術(shù)，單個(gè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行方式仍然不能保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)的7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行。此外，單一的數(shù)據(jù)中心也無法使廣域范圍內(nèi)全球各地用戶在訪問應(yīng)用時(shí)具有相同的快速訪問感受。通過在不同物理位置構(gòu)建多個(gè)數(shù)據(jù)中心，并利用全局負(fù)載均衡技術(shù)在多個(gè)數(shù)據(jù)中心間實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)工作，引導(dǎo)用戶訪問最優(yōu)的站點(diǎn)，當(dāng)某個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)災(zāi)難性的故障后依然可以讓其他站點(diǎn)為用戶提供服務(wù)，這樣便能有效解決上述問題。1.2?負(fù)載均衡技術(shù)優(yōu)點(diǎn)負(fù)載均衡提供了一種廉價(jià)、有效、透明的方法擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬、增加吞吐量、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性。負(fù)載

8、均衡技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：·?????????????高性能：通過調(diào)度算法，將客戶端請求合理地均衡到后端各臺(tái)服務(wù)器上，消除系統(tǒng)可能存在的瓶頸?！?????????????可擴(kuò)展性：當(dāng)服務(wù)的負(fù)載增長