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负载平衡原理解说

1、什么是负载平衡?

负载平衡技能在现有网络布局之上提供了一种便宜、无效、通明的办法,来扩展网络设置装备摆设和办事器的带宽、增长吞吐量、增强网络数据处置才能、进步网络的机动性和可用性。它有两方面的寄义:起首,少量的并发拜访或数据流量分管到多台节点设置装备摆设上辨别处置,增加用户等候呼应的工夫;其次,单个重负载的运算分管到多台节点设置装备摆设上做并行处置,每个节点设置装备摆设处置完毕后,将后果汇总,前往给用户,体系处置才能失掉大幅度进步。
BIG/IP使用界说在其下面的假造IP地点来为用户的一个或多个使用办事器提供办事。因而,它可以为少量的基于TCP/IP的网络使用提供办事器负载平衡办事。BIG/IP一连地对目的办事器举行L4到L7公道性反省,当用户经过VIP哀求目的办事器办事时,BIG/IP根椐目的办事器之间功能和网络安康状况,选择功能最佳的办事器呼应用户的哀求。
下图形貌了一个负载均衡产生的流程:
F5负载平衡器原理

  1. 客户收回办事哀求到VIP

  2. BIGIP吸收到哀求,将数据包中目标IP地点改为选中的背景办事器IP地点,然后将数据包收回到背景选定的办事器

  3. 背景办事器收到后,将应对包依照其路由发回到BIGIP

  4. BIGIP收到应对包后将此中的源地点改回成VIP的地点,发回客户端,由此就完成了一个尺度的办事器负载均衡的流程。

2. 负载均衡典范流程

  • 经过VIP来截获符合的必要负载均衡的流量

  • 办事器监控和安康反省,随时理解办事器群的可用性形态

  • 负载平衡和使用互换功效,经过种种战略导向到符合的办事器

2.1 经过VIP来截获符合的必要负载均衡的流量

在BIGIP上经过设置VIP来截获必要举行负载均衡的流量,这个VIP地点可以是一个独立的主机地点和端口的组合(>###5:80)也可以是一个网络地点和端口的组合(>###80),当流量颠末BIGIP的时分,但凡掷中VIP的流量都将被截获并依照规矩举行负载均衡。

2.2 办事器的安康监控和反省

办事器 (Node) - Ping (ICMP)

BIGIP可以活期的经过ICMP包对背景办事器的IP地点举行检测,假如在设定的工夫内能收到该地点的ICMP的回应,则以为该办事器能提供办事

办事 (Port) – Connect

BIGIP可以活期的经过TCP包对背景办事器的办事端口举行检测,假如在设定的工夫内能收到该办事器端口的回应,则以为该办事器能提供办事

扩展内容查证(ECV: Extended Content Verification)—ECV

ECV是一种十分庞大的办事反省,次要用于确认使用步伐可否对哀求前往对应的数据。假如一个使用对该办事反省作出呼应并前往对应的数据,则BIG/IP控制器将该办事器标识为事情精良。假如办事器不克不及前往响应的数据,则将该办事器标识为宕机。宕机一旦修复,BIG/IP就会主动查证使用已能对客户哀求作出准确呼应并规复向该办事器传送。该功效使BIG/IP可以将掩护延伸到后端使用如Web内容及数据库。BIG/ip的ECV功效容许您向Web办事器、防火墙、缓存办事器、署理办事器和别的通明设置装备摆设发送盘问,然后反省前往的呼应。这将有助于确认您为客户提供的内容正是其所必要的。

扩展使用查证(EAV: Extended Application Verification)

EAV是另一种办事反省,用于确认运转在某个办事器上的使用可否对客户哀求作出呼应。为完成这种反省,BIG/IP控制器利用一个被称作内部办事反省者的客户步伐,该步伐为BIG/IP提供完全客户化的办事反省功效,但它位于BIG/IP控制器的内部。比方,该内部办事反省者可以查证一个Internet或Intranet上的从背景数据库中取出数据并在HTML网页上表现的使用可否正常事情。EAV是BIG/IP提供的十分共同的功效,它提供办理者将BIG/IP客户化后拜访林林总总[lín lín zǒng zǒng]使用的才能,该功效使BIG/IP在提供尺度的可用性查证之外能取得办事器、使用及内容可用性等最紧张的反应。
该功效关于电子商务和别的使用至关紧张,它用于从客户的角度测试您的站点。比方,您可以模仿客户完成买卖所需的一切步调-毗连到站点、从目次中选择项目以及验证买卖利用的信誉卡。一旦BIG/ip掌握了该“可用性”信息,即可使用负载均衡使资源到达最高的可用性。

BIG/IP曾经为测试Internet办事的安康状况和形态,预界说的扩展使用验证(EAV),它有二种用户界面:欣赏器和CLI设置装备摆设。BIG/IP预界说的使用反省:FTP、NNTP、SMTP、POP3和MSSQL。

二.负载平衡的分类:

负载平衡的使用绝对其他网络技能来说面会窄许多,从技能的角度上,负载平衡分为三类:

1.对链路的负载平衡

对链路的负载平衡次要是指使用方有多条ISP网络出口,比喻说电信+网通,电信+铁通等,对链路的负载平衡也是办理现在电信网通互联互通的最专业的技能.实在现的原理是依据负载平衡算法来算出,到目的地点的数据从哪条链路出去耽误最小,那么该条链路将被优先选择.这一点是负载平衡设置装备摆设区别于战略路由+IP地点库完成网通电信路由选择的地方.

2.对办事器的负载平衡

从严厉的意义下去将,对办事器的负载平衡是对相反使用的负载平衡,而跟办事器自己没有太大的干系。只要相反的使用,才存在负载平衡的观点,差别的使用间是不克不及做负载平衡的.比喻说,九游会有FTP SERVER和WEB SERVER各一台,那么这两台SERVER间就不存在负载平衡的使用.现在一切负载平衡的厂商完成对办事器的负载平衡都是基于假造IP技能的,负载平衡设置装备摆设对办事器举行安康反省,然后把反省后果参加设置装备摆设办事器形态列内外,依据这个反省后果来决议一个哀求发送到哪台办事器结果最好,使用普遍的便是F5的LTM系列.

3.对广域网的负载平衡

对广域网的负载平衡次要是使用到一些大的网站上,也有人称其为异地负载平衡.比喻说,九游会有两台WEB办事器,一台在北京IDC机房(网通),一台在广州IDC机房(电信),两台WEB办事器内容是一样的.那么对这两台办事器来做负载平衡便是一种广域网负载平衡.使用比力普遍的是F5的3DNS设置装备摆设.

三.负载平衡的算法

负载平衡设置装备摆设自己都因此负载平衡算法为底子的,负载平衡算法分为两种:静态负载平衡算法和静态负载平衡算法.

  • 轮询(Round Robin):次序循环将哀求一次次序循环地毗连每个办事器。当此中某个办事器产生第二到第7层的妨碍,BIGIP就把其从次序循环行列步队中拿出,不到场下一次的轮询,直到其规复正常。

  • 比率(Ratio):给每个办事器分派一个加权值为比例,根椐这个比例,把用户的哀求分派到每个办事器。当此中某个办事器产生第二到第7层的妨碍,BIGIP就把其从办事器行列步队中拿出,不到场下一次的用户哀求的分派,直到其规复正常。

  • 优先权(Priority):给一切办事器分组,给每个组界说优先权,BIGIP用户的哀求,分派给优先级最高的办事器组(在统一组内,接纳轮询或比率算法,分派用户的哀求);当最高优先级中一切办事


  • 器呈现妨碍,BIGIP才将哀求送给次优先级的办事器组。这种方法,实践为用户提供一种热备份的方法。

  • 最少的毗连方法(Least Connection):通报新的毗连给那些举行最少毗连处置的办事器。当此中某个办事器产生第二到第7层的妨碍,BIGIP就把其从办事器行列步队中拿出,不到场下一次的用户哀求的分派,直到其规复正常。

  • 最快形式(Fastest):通报毗连给那些呼应最快的办事器。当此中某个办事器产生第二到第7层的妨碍,BIGIP就把其从办事器行列步队中拿出,不到场下一次的用户哀求的分派,直到其规复正常。

  • 察看形式(Observed):毗连数量和呼应工夫以这两项的最佳均衡为根据为新的哀求选择办事器。当此中某个办事器产生第二到第7层的妨碍,BIGIP就把其从办事器行列步队中拿出,不到场下一次的用户哀求的分派,直到其规复正常。

  • 展望形式(Predictive):BIGIP使用搜集到的办事器以后的功能目标,举行展望剖析,选择一台办事器在下一个工夫片内,其功能将到达最佳的办事器响应用户的哀求。(被BIGIP举行检测)

  • 静态功能分派(Dynamic Ratio-APM):BIGIP搜集到的使用步伐和使用办事器的各项功能参数,静态调解流量分派。

  • 静态办事器增补(Dynamic Server Act.):当主办事器群中因妨碍招致数目增加时,静态地将备份办事器增补至主办事器群。

  • 办事质量(QoS):按差别的优先级对数据流举行分派。

  • 办事范例(ToS):按差别的办事范例(在Type of Field中标识)对数据流举行分派。

  • 规矩形式:针对差别的数据流设置导向规矩,用户可自行编辑流量分派规矩,BIGIP使用这些规矩对经过的数据流实行导向控制。


本文转自YANGCHAO1987 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/11555417/2049183,如需转载请自行联系原作者

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