負載均衡技術(shù)實現(xiàn)方法分析

張瑛

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)的各個核心部分業(yè)務(wù)量的提高，訪問量和數(shù)據(jù)流量的增長，其處理能力和計算強度也相應(yīng)增大，使得單一設(shè)備根本無法承擔(dān)。在這種情況下，我們可以使用負載均衡技術(shù)。它能將大量的并發(fā)訪問或數(shù)據(jù)流量分擔(dān)到多臺節(jié)點設(shè)備上進行分別處理，或是將單個重負載的運算分擔(dān)到多臺節(jié)點設(shè)備上做并行處理，從而使系統(tǒng)處理能力得到大幅度提高。本文從不同層次角度探討了負載均衡技術(shù)的實現(xiàn)方法，并給出了實際配置案例。

關(guān)鍵詞：負載均衡 鏈路聚合 均衡策略

TP393.09

Internet的規(guī)模每一百天就會增長一倍，客戶都希望能夠獲得不間斷可用性及較快的系統(tǒng)反應(yīng)時間，但是隨著網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量的提高、信息量的加重，單一設(shè)備根本無法承擔(dān)。在此情況下，如果扔掉現(xiàn)有設(shè)備去做大量的硬件升級，這樣將造成現(xiàn)有資源的浪費。于是，負載均衡機制應(yīng)運而生。

負載均衡（Load Balance）建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，它提供了一種廉價有效透明的方法擴展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬、增加吞吐量、加強網(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。

根據(jù)OSI參考模型，一個網(wǎng)絡(luò)可以分為七個層面。我們從不同的層面著手，解決負載均衡的方法也就各異。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現(xiàn)。

1.數(shù)據(jù)鏈路層均衡技術(shù)

傳輸鏈路的備份是提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性的重要方法。目前的技術(shù)中，以生成樹協(xié)議（STP）和鏈路聚合（Link Aggregation）技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。

1） 生成樹技術(shù)

生成樹協(xié)議（Spanning Tree）提供了鏈路間的冗余方案，允許交換機間存在多條鏈路作為主鏈路的備份。網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建時，網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點間可以存在多條路徑，生成樹算法計算出最佳路徑，在網(wǎng)絡(luò)中定義了一個樹，并且強制其他的路徑處于備用狀態(tài)。

當發(fā)現(xiàn)生成樹中一部分網(wǎng)絡(luò)不可達，或發(fā)生了某種變化時，生成樹算法就會重新計算生成樹拓撲，并且通過啟動備份路徑來重新建立連接。生成樹技術(shù)要防止局域網(wǎng)中產(chǎn)生環(huán)路，因為環(huán)路會使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障。原始生成樹協(xié)議 IEEE 802.1D通常在50秒內(nèi)就可以恢復(fù)一個鏈接故障[融合時間=（2xForward_Delay）+Max_Age]。當設(shè)計此協(xié)議時，這種停機還是可接受的，但是當前的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用（如語音和視頻）卻要求更快速的網(wǎng)絡(luò)融合。為此，IEEE委員會開發(fā)了新標準，在IEEE 802.1w中定義的快速生成樹協(xié)議（RSTP）以減少停機的時間。

2）鏈路聚合技術(shù)

鏈路聚合技術(shù)亦稱主干技術(shù)（Trunking）或捆綁技術(shù)（Bonding），其實質(zhì)是將兩臺設(shè)備間的數(shù)條物理鏈路“組合”成邏輯上的一條數(shù)據(jù)通路，稱為一條聚合鏈路，鏈路聚合成員彼此互為冗余和動態(tài)備份。實現(xiàn)的目標是提高鏈路可用性、線性增加帶寬、分擔(dān)負載、實現(xiàn)自動配置、快速收斂、保證傳輸質(zhì)量、對上層用戶透明、向下兼容等等。交換機之間多條物理鏈路組成一條聚合鏈路。該鏈路在邏輯上是一個整體，內(nèi)部的組成和傳輸數(shù)據(jù)的細節(jié)對上層服務(wù)是透明的。

2.高層負載均衡技術(shù)技術(shù)

高層負載均衡技術(shù)通常操作于網(wǎng)絡(luò)的第四層或第七層。第四層負載均衡將一個Internet上合法注冊的IP地址映射為多個內(nèi)部服務(wù)器的IP地址，對每次TCP連接請求動態(tài)使用其中一個內(nèi)部IP地址，達到負載均衡的目的。第七層負載均衡控制應(yīng)用層服務(wù)的內(nèi)容，提供了一種對訪問流量的高層控制方式，適合對HTTP服務(wù)器群的應(yīng)用。

1）DNS負載均衡

DNS負載均衡技術(shù)是在DNS服務(wù)器中為同一個主機名配置多個IP地址，在應(yīng)答DNS查詢時，DNS服務(wù)器對每個查詢將以DNS文件中主機記錄的IP地址按順序返回不同的解析結(jié)果，將客戶端的訪問引導(dǎo)到不同的機器上去，使得不同的客戶端訪問不同的服務(wù)器，從而達到負載均衡的目的。

在win2000 server下實現(xiàn)DNS負載均衡的過程是：

在DNS服務(wù)配置控制臺中打開相應(yīng)DNS 服務(wù)器的“屬性”，在“高級”選項卡的“服務(wù)器選項”中，選中“啟用循環(huán)”復(fù)選框。

打開正向搜索區(qū)域的相應(yīng)區(qū)域（如test.com），新建主機添加主機 （A） 資源記錄，記錄如下：

www IN A 192.1.1.1

www IN A 192.1.1.2

www IN A 192.1.1.3

可以看到的區(qū)別是在NT下一個主機名“www”對應(yīng)多個IP地址記錄。

2）NAT負載均衡

NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換Network Address Translation）簡單地說就是將一個IP地址轉(zhuǎn)換為另一個IP地址，一般用于未經(jīng)注冊的內(nèi)部地址與合法的、已獲注冊的Internet IP地址間進行轉(zhuǎn)換。

NAT負載均衡將一個外部IP地址映射為多個內(nèi)部IP地址，對每次連接請求動態(tài)地轉(zhuǎn)換為一個內(nèi)部服務(wù)器的地址，將外部連接請求引到轉(zhuǎn)換得到地址的那個服務(wù)器上，從而達到負載均衡的目的。

3）反向代理負載均衡

普通代理方式是代理內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)用戶訪問internet上服務(wù)器的連接請求，客戶端必須指定代理服務(wù)器，并將本來要直接發(fā)送到internet上服務(wù)器的連接請求發(fā)送給代理服務(wù)器處理。反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服務(wù)器來接受internet上的連接請求，然后將請求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器，并將從服務(wù)器上得到的結(jié)果返回給internet上請求連接的客戶端，此時代理服務(wù)器對外就表現(xiàn)為一個服務(wù)器。

反向代理負載均衡技術(shù)是把將來自internet上的連接請求以反向代理的方式動態(tài)地轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的多臺服務(wù)器進行處理，從而達到負載均衡的目的。

參考書目：

1. 華為3COM技術(shù)有限公司，華為3COM網(wǎng)絡(luò)學(xué)院教材，2004年12月，P255-259，P273-280

2. 丁宇，中文Windows server 2003網(wǎng)絡(luò)管理與網(wǎng)站構(gòu)建，冶金工業(yè)出版社，2005年2月，P150-210

3. Http：//www1.r189.com/article/new02/200508/147.htm 使用DNS服務(wù)器實現(xiàn)負載均衡endprint