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泥客百科:负载均衡

2012-12-31 09:31:41 文章来源:泥客论坛 字体:

负载均衡建立在现有网络结构之上,它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。

负载均衡(Load Balance)

由于目前现有网络的各个核心部分随着业务量的提高,访问量和数据流量的快速增长,其处理能力和计算强度也相应地增大,使得单一的服务器设备根本无法承担。在此情况下,如果扔掉现有设备去做大量的硬件升级,这样将造成现有资源的浪费,而且如果再面临下一次业务量的提升时,这又将导致再一次硬件升级的高额成本投入,甚至性能再卓越的设备也不能满足当前业务量增长的需求。

负载均衡(又称为负载分担),英文名称为Load Balance,其意思就是将负载(工作任务)进行平衡、分摊到多个操作单元上进行执行,例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等,从而共同完成工作任务。

需要说明的是:负载均衡设备不是基础网络设备,而是一种性能优化设备。对于网络应用而言,并不是一开始就需要负载均衡,当网络应用的访问量不断增长,单个处理单元无法满足负载需求时,网络应用流量将要出现瓶颈时,负载均衡才会起到作用。

负载均衡有两方面的含义:首先,单个重负载的运算分担到多台节点设备上做并行处理,每个节点设备处理结束后,将结果汇总,返回给用户,系统处理能力得到大幅度提高,这就是我们常说的集群(clustering)技术。第二层含义就是:大量的并发访问或数据流量分担到多台节点设备上分别处理,减少用户等待响应的时间,这主要针对Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器等网络应用。通常,负载均衡会根据网络的不同层次(网络七层)来划分。其中,第二层的负载均衡指将多条物理链路当作一条单一的聚合逻辑链路使用,这就是链路聚合(Trunking)技术,它不是一种独立的设备,而是交换机等网络设备的常用技术。现代负载均衡技术通常操作于网络的第四层或第七层,这是针对网络应用的负载均衡技术,它完全脱离于交换机、服务器而成为独立的技术设备。这也是我们现在要讨论的对象。近几年来,四到七层网络负载均衡首先在电信、移动、银行、大型网站等单位进行了应用,因为其网络流量瓶颈的现象最突出。这也就是为何我们每通一次电话,就会经过负载均衡设备的原因。另外,在很多企业,随着企业关键网络应用业务的发展,负载均衡的应用需求也越来越大了。

含义

负载均衡有两方面的含义:首先,大量的并发访问或数据流量分担到多台节点设备上分别处理,减少用户等待响应的时间;其次,单个重负载的运算分担到多台节点设备上做并行处理,每个节点设备处理结束后,将结果汇总,返回给用户,系统处理能力得到大幅度提高。

负载均衡技术主要应用

1.DNS负载均衡最早的负载均衡技术是通过DNS来实现的,在DNS中为多个地址配置同一个名字,因而查询这个名字的客户机将得到其中一个地址,从而使得不同的客户访问不同的服务器,达到负载均衡的目的。DNS负载均衡是一种简单而有效的方法,但是它不能区分服务器的差异,也不能反映服务器的当前运行状态。

2.代理服务器负载均衡 使用代理服务器,可以将请求转发给内部的服务器,使用这种加速模式显然可以提升静态网页的访问速度。然而,也可以考虑这样一种技术,使用代理服务器将请求均匀转发给多台服务器,从而达到负载均衡的目的。

3.地址转换网关负载均衡 支持负载均衡的地址转换网关,可以将一个外部IP地址映射为多个内部IP地址,对每次TCP连接请求动态使用其中一个内部地址,达到负载均衡的目的。

4.协议内部支持负载均衡除了这三种负载均衡方式之外,有的协议内部支持与负载均衡相关的功能,例如HTTP协议中的重定向能力等,HTTP运行于TCP连接的最高层。

5.NAT负载均衡NAT(Network Address Translation 网络地址转换)简单地说就是将一个IP地址转换为另一个IP地址,一般用于未经注册的内部地址与合法的、已获注册的Internet IP地址间进行转换。适用于解决Internet IP地址紧张、不想让网络外部知道内部网络结构等的场合下。

6.反向代理负载均衡普通代理方式是代理内部网络用户访问internet上服务器的连接请求,客户端必须指定代理服务器,并将本来要直接发送到internet上服务器的连接请求发送给代理服务器处理。反向代理(Reverse Proxy)方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求,然后将请求转发给内部网络上的服务器,并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端,此时代理服务器对外就表现为一个服务器。反向代理负载均衡技术是把将来自internet上的连接请求以反向代理的方式动态地转发给内部网络上的多台服务器进行处理,从而达到负载均衡的目的。

7.混合型负载均衡在有些大型网络,由于多个服务器群内硬件设备、各自的规模、提供的服务等的差异,我们可以考虑给每个服务器群采用最合适的负载均衡方式,然后又在这多个服务器群间再一次负载均衡或群集起来以一个整体向外界提供服务(即把这多个服务器群当做一个新的服务器群),从而达到最佳的性能。我们将这种方式称之为混合型负载均衡。此种方式有时也用于单台均衡设备的性能不能满足大量连接请求的情况下。

实际解决方案

业务连续性与高可用性从来都是企业的生命线。我们很难想象,当一个银行的信息系统中断那怕是一个小时,将会造成怎样的严重后果。据权威统计,经历突发性重大灾害后的公司有将近43%倒闭,而另外51% 也在两年之内陆续关门。要保证关键业务7x24不中断,应对激烈的市场竞争和提高客户满意度,企业必须在IT系统围绕“连续”主题进行构建,实施业务连续/容灾备份计划,包括业务连续性、高可用性管理、容灾、数据保护和恢复案、安全等。

正是基于以上考虑,某银行数据中心采用了梭子鱼提供服务器负载均衡高可用性解决方案,该银行实现了多数据中心链接和高负载高流量的网络应用目标,确保了该银行数据中心的稳定的业务处理能力。

客户需求

某银行成立于1992年,是国有控股的全国性股份制商业银行,为国内第一家有国际金融组织参股的银行,具有雄厚的资金实力,特点鲜明的股权结构,完善的经营管理体制,布局合理的机构网络,该银行已在全国23个省、自治区、直辖市的36个经济中心城市拥有分支机构300多家,成为对社会有一定影响的全国性股份制商业银行。与此同时,该银行也积极利用信息化手段,来提高自身的竞争力和客户满意度。

就该银行而言,要确保银行数据中心高流量负载和高可用性,全面部署高可用性的服务器负载均衡解决方案,要求如下:在正常情况下两台或多台服务器的负载基本相同,在某台服务器停机的情况下透明的容错,保证关键服务的持续。ISP接入链路的容灾:在每个数据中心采用不同的ISP接入链路,保证在ISP故障的情况下系统的正常运行,而在正常的情况下实现负载均衡,提高链路利用率。多数据中心的协同工作:为配合未来在业务量增加的情况下,在某分中心的协同工作,特别是不同地理位置的用户的就近性访问的考虑,以提高服务品质,增加用户访问的满意度。

解决方案

针对某银行的目前需求现状和未来需求趋势,考虑到该银行数据中心的后台是通过中间件为基础架构搭建起来,梭子鱼提供了两台440梭子鱼服务器负载均衡设备机,并以服务器直接返回模式(DSR)将负载均衡设备接入网络,对每一层的应用服务器进行负载均衡。该方案具有以下优势:

1. DSR模式为梭子鱼独有负载均衡工作模式,是专门针对如金融行业这种对高并发连接数有严格要求的行业开发的模式。

2. 简单快速的网络搭建,实现网络拓扑零改动。

梭子鱼负载均衡机是提供本地服务器群负载均衡和容错的产品,在充分利用现有资源以及对IT基础设施进行最小变动的前提下有效地进行流量的分配,从而提高服务器的处理性能。对客户端而言,这一切都是透明的。

两台梭子鱼负载均衡机做为一组,对应用服务器提供负载均衡服务,并且互为备份,采用“心跳”技术实时监控伙伴设备的同时,也实现了负载均衡设备的负载均衡。能够避免SPOF和单点瓶颈的问题, 最大限度地发挥负载均衡的能力。

采用梭子鱼负载均衡440系列产品处理多ISP的多网段IP地址的情况,由该产品全权处理有关DNS解析和多数据中心的多ISP接入链路问题。开启该产品的健康检查功能,检查两个或多个数据中心的服务状况,以确保用户的正常访问。DNS服务器分别接在接入路由器上,负责用户的DNS访问请求。引导用户使用最快的链路进行访问站点。同时,梭子鱼附在均衡机负责检查线路的健康状态,一旦检测到线路的中断,则停止相应线路的地址解析。

客户价值

采用梭子鱼服务器负载均衡机440产品系列后,某银行系统可以达到以下益处:

@高可用性: 梭子鱼负载均衡机的配合可以实现动态分配每一个流量请求到数据中心或后台的BEA WebLogic中间件服务器,并动态检查各个服务器的状态,将下一个请求分配给最有效率的服务器,任何服务器死机时,梭子鱼负载均衡机即刻将流量请求分配给其他的中间件服务器,从而达到99.999%系统有效性。

@高安全性: 梭子鱼服务器负载均衡支持地址翻译技术和安全地址翻译,这样一来客户不可能知道真正提供服务的服务器的IP地址与端口,另外,产品的管理全部采用SSH和SSL技术,可以防止来自内部或互联网上的黑客攻击。

@高效率: 采用梭子鱼负载均衡之后,可智能寻找最佳的服务器从而保证客户得到响应最快的服务器以提供最佳的服务。此外,产品能够充分利用中间件服务器的有效资源和处理能力,所以,每次客户请求都可以得到最快速的响应从而提高系统的工作效率。

@高可扩展性:梭子鱼服务器负载均衡机可以帮助用户根据访问客户的流量,数量和地理位置等多项指标合理规划和扩建分中心,并且对用户是透明的;产品可以支持动态增加或删除其负载均衡的服务器群组的任何数量的服务器,而不需要对客户端或后台做任何改变从而使得系统扩展轻松方便。

@高可管理性:梭子鱼负载均衡产品界面友好,且有统一的中央平台可以实时监控整个服务器群组的流量状态,并分析发展趋势帮助客户及时根据流量增长增加服务器。

从业务和应用层面而言,该银行数据中心的关键业务确保24小时不间断,提高了服务的效率,从而增加了客户满意度和竞争力。

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