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新疆油田公司采氣一廠 邢 悅

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日益豐富，一方面，因?yàn)槠髽I(yè)信息化需求的提高，使得企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)迅速增加，內(nèi)部用戶對(duì)于出口帶寬的要求越來越高，傳統(tǒng)的策略路由可以在一定程度上解決網(wǎng)絡(luò)帶寬不足的問題，但是策略路由配置不方便、不夠靈活，無法動(dòng)態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，多鏈路的負(fù)載均衡技術(shù)能將用戶的上網(wǎng)流量通過策略在多條鏈路上分擔(dān)來提高整體的吞吐量，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了更具彈性的網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)訪問模型，提高業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的高可靠性、高安全性和高效率性。

1.多鏈路負(fù)載均衡機(jī)制概述

所謂多鏈路是指為了確保不中斷的互聯(lián)網(wǎng)訪問，通常為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)配置多個(gè)互聯(lián)網(wǎng)接入鏈路，并且常常是屬于不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商（ISP），此種策略對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量，消除單點(diǎn)故障，減少損失在物理上提供了保障。多條ISP接入的方案并不是簡單的多條不同的廣域網(wǎng)絡(luò)的路由問題來解決，因?yàn)椴煌腎SP有不同自治域，所以必須考慮到在各種情況下如何來實(shí)現(xiàn)多條鏈路的負(fù)載均衡，來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)線路連接判斷、自動(dòng)線路帶寬判斷、路由回朔、帶寬負(fù)載分?jǐn)偟葐栴}，來提高網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性和網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用效率。多鏈路負(fù)載均衡在帶寬分?jǐn)偵现С州喲?、連接數(shù)負(fù)載均分、流量負(fù)載均分等多種模式。在一條鏈路出現(xiàn)中斷的情況下，可以自動(dòng)切換到另一條鏈路上，從而可以保障線路的不間斷。

2.多鏈路接入負(fù)載均衡技術(shù)在企業(yè)網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 多鏈路負(fù)載均衡在實(shí)例運(yùn)用中的解決方案

（1）能夠避免服務(wù)器、區(qū)域中心出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)鏈路等的單點(diǎn)失效，也能避免由于ISP專線故障引起的單點(diǎn)失效。要求在正常情況下將用戶對(duì)外的訪問流量和外部用戶對(duì)內(nèi)部服務(wù)器的訪問流量負(fù)載均衡到兩條鏈路上，在某鏈路故障時(shí)自動(dòng)將其流量切換到另外的鏈路，自動(dòng)的透明容錯(cuò)，當(dāng)鏈路恢復(fù)時(shí)自動(dòng)將其加入到負(fù)載均衡中來。

（2）解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，提高服務(wù)器響應(yīng)速度，服務(wù)就優(yōu)提供，達(dá)到更好的訪問質(zhì)量。采用豐富的負(fù)載均衡算法對(duì)路由器進(jìn)行負(fù)載均衡，使流量得以合理分配，并且需要處理負(fù)載均衡所帶來的會(huì)話保持問題。某臺(tái)路由訪問發(fā)生擁塞時(shí)由負(fù)載均衡自動(dòng)檢查到，并且將其從POOL群組中排除，透明的容錯(cuò)，從而保證訪問互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)整體性能得以大幅度提升。

（3）網(wǎng)絡(luò)層次上的負(fù)載均衡針對(duì)網(wǎng)絡(luò)上負(fù)載過重的不同瓶頸所在，從網(wǎng)絡(luò)的不同層次入手，可以采用相應(yīng)的負(fù)載均衡技術(shù)來解決現(xiàn)有問題。

（4）冗余的系統(tǒng)實(shí)施方案，任何單點(diǎn)故障不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，對(duì)于所有的設(shè)備，均采用冗余設(shè)計(jì)和實(shí)施，充分考慮到各種設(shè)備和線路的中斷或故障情況，在發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)能迅速切換，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.2 多鏈路負(fù)載均衡在實(shí)例中部署和分析

多鏈路負(fù)載均衡系統(tǒng)訪問互聯(lián)網(wǎng)出口有移動(dòng)、網(wǎng)通、電信等鏈路如圖1。

鏈路負(fù)載均衡設(shè)備設(shè)置在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和Internet接入電信、網(wǎng)通、移動(dòng)鏈路之間，它時(shí)刻監(jiān)視鏈路，通過一系列透明的狀態(tài)和性能檢測，分析每條鏈路的狀況，然后按照預(yù)先設(shè)置好的的鏈路負(fù)載算法，將流量分別導(dǎo)向到最優(yōu)的鏈路，一旦某條鏈路出現(xiàn)故障，流量全部安排到另外可用鏈路上，實(shí)現(xiàn)鏈路冗余備份。鏈路負(fù)載均衡涉及的是在多個(gè)鏈路上分配數(shù)據(jù)流量的能力。鏈路負(fù)載均衡是試圖找出一種流量分配方案，以達(dá)到讓網(wǎng)絡(luò)使用者的訪問體驗(yàn)最快，并充分利用多鏈路的目的如果每收到一個(gè)數(shù)據(jù)包就運(yùn)行負(fù)載均衡算法選擇最佳鏈路。這樣，就可以使流量在多條鏈路上均衡地分配，有效地提高了鏈路帶寬利用率，而流量總是通過最佳的路由傳輸，也大大地提高了網(wǎng)絡(luò)效率。

2.3 多鏈路負(fù)載流量處理

如圖1所示有3條ISP線路，為了保證內(nèi)網(wǎng)用戶能夠可靠的對(duì)外提供服務(wù)，現(xiàn)網(wǎng)分別現(xiàn)網(wǎng)對(duì)Outbound和Inbound流量的負(fù)載均衡策略，對(duì)域名訪問提供了global負(fù)載均衡，內(nèi)部的應(yīng)用系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)工作站在訪問互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)和網(wǎng)站時(shí)如何能夠在多條不同的鏈路中動(dòng)態(tài)分配和負(fù)載均衡，這也被稱為OUTBOUND流量的負(fù)載均衡，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的外部用戶如何在外部訪問內(nèi)部的網(wǎng)站和應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)也能夠動(dòng)態(tài)的在多條鏈路上平衡分配，并在一條鏈路中斷的時(shí)候能夠智能地自動(dòng)切換到另外一條鏈路到達(dá)服務(wù)器和應(yīng)用系統(tǒng)，這也被稱作為INBOUND流量的負(fù)載均衡。對(duì)Outbound流量，F(xiàn)5 Link controller對(duì)內(nèi)部出去的Outbound流量進(jìn)行分配，采用的輪詢，比重等負(fù)載均衡算法分配流量到不同的INTERNET接口，并做源地址的NAT，可以指定某一合法IP地址進(jìn)行源地址的NAT，也可以用BIG/IP的接口地址自動(dòng)映射，保證數(shù)據(jù)包返回時(shí)能夠正確接收，還可以根據(jù)運(yùn)用，地址分配來分配ISP資源使用，可以根據(jù)需要來調(diào)整。對(duì)于Inbound訪問內(nèi)部服務(wù)流量，F(xiàn)5 Link controller分別綁定兩個(gè)ISP服務(wù)商的公網(wǎng)地址，解析來自兩個(gè)ISP服務(wù)商的DNS解析請(qǐng)求。F5 Link controller不僅可以根據(jù)服務(wù)器的健康狀況和響應(yīng)速度回應(yīng)LDNS相應(yīng)的IP地址，還可以通過兩條鏈路分別與LDNS建立連接，根據(jù)RTT時(shí)間判斷鏈路的好壞，并且綜合以上兩個(gè)參數(shù)回應(yīng)LDNS相應(yīng)的IP地址。保證運(yùn)用的訪問都是通過健康的鏈路進(jìn)行。另外，F(xiàn)5 Link controller對(duì)widip的設(shè)置，即一個(gè)域名對(duì)用多個(gè)ISP的公網(wǎng)地址，客戶訪問域名的時(shí)候，最終的域名解析需要通過F5 Link controller來完成，有F5 Link controll er返回給客戶某一條鏈路的公網(wǎng)地址，實(shí)現(xiàn)兩條接入鏈路的負(fù)載均衡。

2.4 多鏈路負(fù)載均衡會(huì)話保持和服務(wù)器健康檢查

會(huì)話保持在大部分的應(yīng)用中都會(huì)涉及到服務(wù)器Session控制。而且這些Session通常不會(huì)在服務(wù)器之間進(jìn)行復(fù)制的。也就是說一個(gè)用戶在訪問服務(wù)的時(shí)候，如果分配到了某一條鏈路上，則最基本的要求就是這個(gè)用戶后續(xù)的請(qǐng)求都分配到這臺(tái)服務(wù)器上。如果分配到其他的服務(wù)器上則可能不認(rèn)識(shí)這個(gè)用戶的請(qǐng)求，而造成請(qǐng)求失敗。實(shí)例中是采用最簡單的會(huì)話保持策略是源地址會(huì)話保持，也就是負(fù)載均衡設(shè)備認(rèn)為同一個(gè)源地址過來的所有請(qǐng)求都是發(fā)自于同一個(gè)客戶端。在源地址會(huì)話保持的情況下，一個(gè)客戶端的第一個(gè)請(qǐng)求會(huì)按照負(fù)載均衡策略進(jìn)行分配，一旦分配了一臺(tái)服務(wù)器之后，后續(xù)的請(qǐng)求都會(huì)發(fā)到這臺(tái)服務(wù)器。

圖1

負(fù)載均衡必須通過健康檢查的方式監(jiān)控三條鏈路的狀態(tài)，必須檢測鏈路是否在正常工作，如果發(fā)現(xiàn)某條鏈路出現(xiàn)了故障，負(fù)載均衡講不會(huì)返回給客戶該鏈路的相應(yīng)服務(wù)器的公網(wǎng)地址，保證用戶的訪問不會(huì)中斷。當(dāng)鏈路恢復(fù)服務(wù)的時(shí)候，再把鏈路重新加入到負(fù)載均衡組里進(jìn)行工作。一個(gè)良好 的負(fù)載均衡策略應(yīng)有對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障、服務(wù)器系統(tǒng)故障、應(yīng)用服務(wù)故障的檢測方式和能力，現(xiàn)階段鏈路負(fù)載均衡所使用的檢測主要是：

（1）Ping偵測：通過ping的方式檢測服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀況，此種方式簡單快速，但只能大致檢測出網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器上的操作系統(tǒng)是否正常，對(duì)服務(wù)器上的應(yīng)用服務(wù)檢測就無能為力了。

（2）TCP Open偵測：每個(gè)服務(wù)都會(huì)開放某個(gè)通過TCP連接，檢測服務(wù)器上某個(gè)TCP端口（如Telnet的23口，HTTP的80口等）是否開放來判斷服務(wù)是否正常。

（3）HTTP URL偵測：比如向HTTP服務(wù)器發(fā)出一個(gè)對(duì)main.html文件的訪問請(qǐng)求，如是否開放來判斷服務(wù)是否正常。

3.結(jié)束語

多鏈路負(fù)載均衡系統(tǒng)在現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)提供全冗余、全負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，排除網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)故障和透明的容錯(cuò)處理問題，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力和投資回報(bào)率；提供比較少的網(wǎng)絡(luò)層次，避免運(yùn)行維護(hù)時(shí)面對(duì)的大批網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；靈活的擴(kuò)展空間，用戶可以根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)流量和壓力增加鏈路帶寬，保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，大幅度提高用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)。

[1]單康康,江肖強(qiáng).鄒池佳基于F5多鏈路負(fù)載均衡技術(shù)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2011(5).

[2]叢玉華.多鏈路出口負(fù)載均衡技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程,2012(9).