不同網(wǎng)絡(luò)層面上的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡技術(shù)
在系統(tǒng)管理員發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能不好時，可以通過網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡來分配資源，以實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化。
網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展給人們的生活帶來了無窮的樂趣，給人們的工作帶來了無窮的便利。但是，網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，也使得人們對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了非常大的依賴性。
如今，我們對網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用開發(fā)層出不窮，以至網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)流量突飛猛進(jìn)。即使當(dāng)初網(wǎng)絡(luò)建設(shè)得再超前，配置再合理，資源再優(yōu)化，卻仍然會感到“網(wǎng)絡(luò)建設(shè)總是趕不上應(yīng)用需求的步伐”。尤其是針對那些網(wǎng)絡(luò)的核心層，其數(shù)據(jù)流量和計(jì)算強(qiáng)度之大，使得單一的設(shè)備根本無法承擔(dān)起重任。
多設(shè)備“勞苦不均”
在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，適量增加一些設(shè)備，改單一設(shè)備承載為多設(shè)備分擔(dān)，無疑是一種選擇。但是，如何在實(shí)現(xiàn)同樣功能的多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間，實(shí)現(xiàn)一種合理的業(yè)務(wù)量的分配?就成了多設(shè)備下有可能出現(xiàn)設(shè)備“勞苦不均”的問題。為此，借助于網(wǎng)絡(luò)來協(xié)調(diào)每臺設(shè)備“工作強(qiáng)度”的負(fù)載均衡機(jī)制就應(yīng)運(yùn)而生了。
用一種比較專業(yè)的語言來描述，負(fù)載均衡即為建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，提供了一種廉價有效的方法。來擴(kuò)展服務(wù)器帶寬和增加吞吐量，以加強(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)載均衡的主要職責(zé)是為解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題就近提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)過程與地理位置無關(guān);為用戶提供更好的訪問質(zhì)量，提高服務(wù)器響應(yīng)速度、服務(wù)器及其它資源的利用效率，從而避免網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部位出現(xiàn)單點(diǎn)失效的現(xiàn)象。
“切入”不同層面
對于一個網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡的應(yīng)用，一般情況下，可以從網(wǎng)絡(luò)的不同層面“切入”。但是，到底應(yīng)該從哪個層面入手，這要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)瓶頸所處的具體位置而具體分析。
不過，在一般情況下，普遍都是通過傳輸鏈路聚合技術(shù)、借助更高層網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)和設(shè)置服務(wù)器集群策略等幾個角度來實(shí)現(xiàn)。
傳輸鏈路聚合技術(shù)
為了滿足高帶寬的應(yīng)用，越來越多的PC機(jī)都在使用更加快速的鏈路連入網(wǎng)絡(luò)。一般情況下，網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)量的分布是很難平衡的，往往會出現(xiàn)“核心高、邊緣低，關(guān)鍵部門高、一般部門低”的現(xiàn)象。
伴隨計(jì)算機(jī)處理能力的大幅度提高，人們對多工作組局域網(wǎng)的處理能力，也相應(yīng)地有了更高的要求。當(dāng)企業(yè)內(nèi)部對高帶寬應(yīng)用需求不斷增大時，局域網(wǎng)核心部位的數(shù)據(jù)接口將產(chǎn)生瓶頸問題。瓶頸延長了用戶應(yīng)用請求的響應(yīng)時間，并且局域網(wǎng)具有分散特性，網(wǎng)絡(luò)本身并沒有針對服務(wù)器的保護(hù)措施，一個無意的“動作”就會讓服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)斷開。
在通常情況下，解決瓶頸問題，采用的對策大多是通過提高服務(wù)器鏈路的容量，來超出目前的需求。對于一些大型企業(yè)來說，采用升級技術(shù)是一種長遠(yuǎn)的、有前景的解決瓶頸問題的思路。
然而，對于許多企業(yè)而言，當(dāng)需求還沒有大到非要投入大量的金錢和時間進(jìn)行升級時，使用升級技術(shù)就顯得“不夠經(jīng)濟(jì)”了。在這種情況下，鏈路聚合技術(shù)為消除傳輸鏈路上的瓶頸與不安全因素，提供了成本低廉的解決方案。
鏈路聚合系統(tǒng)增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，但是也提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，使人們可以在服務(wù)器等關(guān)鍵LAN段的線路上采用冗余路由。
對于IP系統(tǒng)，可以考慮采用VRRP(虛擬路由冗余協(xié)議)。VRRP可以生成一個虛擬缺省的網(wǎng)關(guān)地址，當(dāng)主路由器無法接通時，備用路由器就會采用這個地址，使LAN通信得以繼續(xù)。
高層交換技術(shù)
大型網(wǎng)絡(luò)一般都是由大量專用技術(shù)設(shè)備組成的，包括防火墻、路由器、第二/三層交換機(jī)、負(fù)載均衡設(shè)備、緩沖服務(wù)器和Web服務(wù)器等。如何將這些技術(shù)設(shè)備有機(jī)地組合在一起，是一個直接影響到網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵性問題。
現(xiàn)在，許多交換機(jī)提供第四層交換功能，可以將一個外部IP地址映射為多個內(nèi)部IP地址，對每次TCP連接請求動態(tài)，使用其中一個內(nèi)部地址，達(dá)到負(fù)載均衡的目的。有的協(xié)議內(nèi)部支持與負(fù)載均衡相關(guān)的功能，例如HTTP協(xié)議中的重定向能力。
均衡策略的服務(wù)器群集
一臺普通服務(wù)器的處理能力只能達(dá)到每秒幾萬個到幾十萬個請求，無法在一秒鐘內(nèi)處理上百萬個甚至更多的請求。但若能將10臺這樣的服務(wù)器組成一個系統(tǒng)，并通過軟件技術(shù)將所有請求平均分配給所有服務(wù)器，那么這個系統(tǒng)就完全擁有每秒鐘處理幾百萬個甚至更多請求的能力。這就是利用服務(wù)器群集實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的最初基本設(shè)計(jì)思想。
新的解決方案是通過LSANT(Load Sharing Network Address Transfer)將多臺服務(wù)器網(wǎng)卡的不同IP地址翻譯成一個VIP(Virtual IP)地址，使得每臺服務(wù)器永遠(yuǎn)處于工作狀態(tài)。原來需要用小型機(jī)來完成的工作改由多臺PC服務(wù)器完成，這種彈性解決方案對投資保護(hù)的作用是相當(dāng)明顯的。既避免了小型機(jī)剛性升級所帶來的巨大設(shè)備投資，又避免了人員培訓(xùn)的重復(fù)投資。同時，服務(wù)運(yùn)營商可以依據(jù)業(yè)務(wù)的需要隨時調(diào)整服務(wù)器的數(shù)量。
網(wǎng)絡(luò)性能的“依靠”
負(fù)載均衡技術(shù)的發(fā)展，是隨著市場的不斷需求而發(fā)展。它們的功能也從簡單逐漸變得更加復(fù)雜和強(qiáng)大。總結(jié)起來，它的產(chǎn)品和方案經(jīng)歷了幾代的發(fā)展和演繹。
***代負(fù)載均衡產(chǎn)品是簡單的Round-robin DNS機(jī)器。它能夠把HTTP進(jìn)程在幾個IP主機(jī)里進(jìn)行分配。這類系統(tǒng)使用了簡單的PING命令，以保證進(jìn)程請求不會被送到一個狀態(tài)不理想的服務(wù)器內(nèi)，并為多服務(wù)器引入了一個變量來顯示容錯率。
第二代負(fù)載均衡產(chǎn)品不僅承擔(dān)著檢查服務(wù)器是否運(yùn)行的任務(wù)，同時它還要檢查服務(wù)器的性能狀態(tài)。也就是說，如果一臺服務(wù)器負(fù)載過重，發(fā)進(jìn)來的請求就會被轉(zhuǎn)發(fā)到其它機(jī)器上，以保證負(fù)載在所有能夠獲得的資源里均衡分配。
第三代負(fù)載均衡產(chǎn)品覆蓋了整個內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)。隨著Web和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)變得越來越成熟，僅監(jiān)視Web服務(wù)器的某一層面是不夠的，而是一個可以保證整個內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)順利運(yùn)行的負(fù)載均衡產(chǎn)品。
網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡的四大優(yōu)點(diǎn)
1.網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡允許用戶將傳入的請求傳播到最多達(dá)32臺的服務(wù)器上，即可以使用最多32臺服務(wù)器共同分擔(dān)對外的網(wǎng)絡(luò)請求服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡技術(shù)保證即使是在負(fù)載很重的情況下它們也能做出快速響應(yīng)。
2.網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡對外只須提供一個IP地址(或域名)。
3.如果網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡中的一臺或幾臺服務(wù)器不可用時，服務(wù)不會中斷。網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡自動檢測到服務(wù)器不可用時，能夠迅速在剩余的服務(wù)器中重新指派客戶機(jī)通訊。此保護(hù)措施能夠幫助為關(guān)鍵業(yè)務(wù)程序提供不中斷的服務(wù)。同時，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)訪問量的增多，來增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡服務(wù)器的數(shù)量。
4.網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡可在普通的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。
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