服务器全局负载平衡.doc

服务器全局负载平衡简介服务器全局负载平衡 (GSLB) 允许 Web 网络托管商、门户站点和企业根据地理位置分配内容和服务。分散内容和服务有许多好处，包括：可以自动将用户指引到位于自己的地理区域的服务器中的内容，从而减少了响应时间和对昂贵的国际数据连接的使用时间。 引导用户离开拥挤的网络和服务器，使用户在网上的感觉更加良好。 通过使用多站点内容和服务来提高容错性和可用性，防止因本地网或区域网络中断、断电或自然灾害而导致故障的发生。 运行 GSLB 的 Alteon WebSystems 服务器交换机依照以下三项标准将用户的请求转到“最佳站点”，从而为其提供服务。站点的健康状况, 站点距离 检索指定内容所需的响应时间。 本文对服务器全局负载平衡的解释以 HTTP 和万维网环境为基础，但并不局限于 HTTP。任何可以通过 Alteon Networks 的服务器交换机进行负载平衡处理的服务均可以使用 GSLB。GSLB 操作概览在客户机 Z 加载其浏览器并进入 URL：（参见图 1）后，系统向客户机的本地 DNS 服务器发送 DNS getByHostname 查询，要求获得代表 的 IP 地址。我本地 DNS 服务器检查它的 DNS 缓存，以确定它是否已经知道该特定域名和主机名。如果不知道，本地 DNS 服务器将请求传递给适当的上游 DNS 服务器。DNS 查询从上游 DNS 服务器的缓存中获得响应，或继续传递，直至到达站点 A、B 或 C 处的服务器交换机所包含的 DNS 服务器。最终由哪个站点接收请求，要由大量的 DNS 配置参数确定。站点 A、B 和 C 的交换机配置为“分布站点”，并且均可以作为域 的“授权名称服务器”。每个站点可以直接响应代表该域 IP 地址的 DNS 查询。例如，如果站点 B 收到 DNS 查询，则由其返回的 IP 地址便代表了包含被请求内容的站点的虚拟 IP (VIP) 地址。图 1 - GSLB 操作 在上述示例中，假定站点 B 返回 IP 地址 0。客户机从其本地 DNS 服务器收到 DNS 查询响应，指明 0 是 的 IP 地址。客户机将随后打开与 0（在站点 A 上运行的 VIP 地址）的 TCP 端口 80 连接。然后，客户机与 Alteon WebSystems 的 Web 站点进行通信，内容则来自站点 A。可是，站点 B 如何确定站点 A 就是处理客户机的请求的正确站点呢？为什么站点 A“优于”其它两个可能的站点（包括响应 DNS 查询的那个站点）呢？GSLB 使用三项标准来确定 DNS 将把客户机指引到哪一个站点： 站点的健康状况 客户机和站点的地理位置 测出的站点响应时间 GLSB 将站点排为一个有序的列表，供 DNS 响应客户机请求时使用。上述标准被用来确定某一站点是否列在表中，以及其出现的位置（下文将对此进行详细说明）。如果客户机指向的站点突然发生故障或者超载，将会发生什么情况？假定运行 GSLB 的交换机及其与 Internet 连接运行正常，交换机便向客户机发回一个 HTTP 重定向指令，通知它转向另一个站点。如果 VIP 不再具有任何健康的实 IP 地址 (RIP)，或者当 HTTP 请求被发送到已经达到各自最高连接阈值的实服务器时，将发生这种情况。主要部件GSLB 包含四个主要部件，它们在 GSLB 组的每个交换机上运行： 分布站点监控 - 每个站点的交换机对所有其它对等远程站点执行第 4 层健康状况检查（可将内容验证作为选项之一），以确定每个站点的服务器和应用程序的健康状况和响应时间。 分布站点状态协议 (DSSP) - 用于在站点之间交换健康状况、负载、响应时间和吞吐量信息，这些交换的信息来源于正常操作时的定期更新以及重大事件触发的更新。 对 Internet 拓扑结构的支持 - 交换机充当授权名称服务器，在响应时检查 DNS 请求并考虑地理因素。 DNS 授权名称服务器 - 响应被引导到该站点的 DNS 请求。 分布站点监控每个分布站点的交换机定期对每个定义的远程实 IP (RIP) 地址执行健康状况检查和响应时间检查。这些远程 RIP（即参与 GSLB 操作的交换机）通常与如下 VIP 地址相对应：这些地址在对等站点的交换机中运行，而 GSLB 正在对这些交换机进行负载平衡处理。通过对每个远程 RIP 进行可配置的循环健康状态检查，站点便可了解其对等站点的服务器、应用程序及内容等的可用性和响应时间。每次健康状态检查包括为一项已配置的应用程序打开和关闭 TCP 连接。如果交换机支持在应用/协议（HTTP、FTP、NNTP、DNS、SMTP 和 POP3）中进行内容健康状况检查，也可以将内容访问配置为健康状况检查的一部分。对内容的访问是根据系统管理员定义的“内容配置”（URL、文件名等）进行的。使用基于内容的健康状况检查时，响应时间定义为交换机发出打开连接的请求到交换机关闭连接这一过程的时间，包括检索内容所需的时间。如果不进行基于内容的健康状况检查，则无须考虑检索内容所需的时间。每个交换机对每个定义的远程 RIP（与在另一个站点的交换机中运行的一个 VIP 地址相对应）执行该健康状况检查和响应时间检查。例如，如果站点 A 看到 4 个其它站点，而站点 A 上的交换机为各远程站点定义了 5 个 VIP（每个 VIP 与每个站点上的远程 RIP 对应），则站点 A 的交换机在健康状况检查期间执行 20 次健康状况检查和响应时间检查（4 个站点乘以每个站点上的 5 个远程 RIP）。请特别注意：远程 RIP 健康状况检查并不限于包含远程 VIP 的交换机。远程交换机会将健康状况检查传递到该交换机所连接的各服务器。如果该交换机连接的是一组经过负载平衡处理的服务器，健康状况检查将根据配置的负载均衡参数分配给各服务器。这样，远程健康状况检查不仅确定了远程交换机的可用性，而且还确定这些交换机后面的服务器、应用以及内容（如果已配置）的可用性。如果某个远程 RIP 不能响应健康状况检查而被交换机标记为“故障”，则交换机将： 不再认为该站点可用于传递连接，并停止将该远程交换机 VIP 地址作为 DNS 响应的目标地址。 将该站点不能响应的信息通知给所有其它分布站点。每个分布站点随后便可以进行测试，以查看该站点是否能够响应，并采取相应的措施。 分布站点状态协议分布站点状态协议 (DSSP) 是一种轻型协议，用于将健康状况和响应时间的信息从一个分布站点传输到其它每个分布站点。每个 DSSP 数据包传达下列信息： 由传输 DSSP 数据包的站点测出的每个对等站点的响应时间。 传输站点的剩余站点容量（每个 VIP 地址的可用连接数）。 传输站点的状态。 每个站点使用 DSSP 传输的信息及其自身的响应时间检查结果来构建一个由所有站点测出的全部站点的响应时间表。该信息随后可用于计算各分布站点（包括该站点本身）的理想相对流量分布状况。例如，这些站点可以确定： 站点 A 将接收所有流量的 20%。 站点 B 将接收所有流量的 10%。 站点 C 将接收所有流量的 10%。 站点 D 将接收所有流量的 20%。 站点 E 将接收所有流量的 10%。 站点 F 将接收所有流量的 30%。 每个交换机中的 DNS 授权名称服务器通过使用这些百分比，来确定服务器对下游 DNS 服务器作出响应时应包含每个站点的 VIP 地址的频率。这种算法的优点包括： 状态最佳的站点接收的连接通常多于其它站点，但是并不接收所有连接。这样可防止流量峰值导致某些站点超载。 流量将平均分配给最佳站点，从而保持良好的响应时间，使用户满意。 被所有其它站点视为状况较差的站点（表明确有问题）往往接收较少数量的连接，甚至不接收连接，从而缓解了它们处理现有负载或执行更正操作时的压力。 如果每个站点均运行良好（包括 WAN 链接、服务器等），则它们在相同时间内通常接收等量的流量。这样可以确保这些站点不超载，但又各尽所能。 除了定期发送更新外，交换机还在以下异常情况下发送由 DSSP 触发的更新： 交换机不能与远程 RIP 通信。 交换机受到本地资源约束，例如所有服务器的连接都已达到最高限制值，或者 VIP 没有相应的实服务器。 DSSP 触发的更新包括定期更新中的所有信息。对 Internet 拓扑结构的支持GSLB 在确定由某一分布站点处理请求时，除了考虑站点健康状况和响应时间外，还将地理信息一并考虑在内 例如，如果有 5 个包含某一指定主机名和域名的内容的站点，分别位于圣何塞（美国西部）、亚特兰大（美国东部）、厄瓜多尔（南美洲）、巴黎（法国）和东京（日本）。通常，将某一地理区域（国家、洲）的用户和该区域的服务器相连接将使用户最为满意（除非“附近”站点发生故障或超载）。据此，欧洲的用户通常接受巴黎站点的服务，而智利的用户则接受厄瓜多尔站点的服务。如果让一位日本用户进入亚特兰大站点查找内容，将浪费昂贵的国际带宽，并导致用户的响应不必要地拖迟。分布站点的交换机在响应 DNS 请求时也同时考虑地理因素。交换机接收 DNS 请求后，通过检查请求的源 IP 地址来识别该请求的源地理位置。然后，交换机将参考该地理区域的相对流量分布表（下文将进行说明），以确定区域中的哪一个站点是 DNS 的响应应该指定的。例如，如果请求主机位于亚太地区某处，它将被引导到东京的服务器。如果请求主机位于美国的某个地方，交换机将参考美国的相对流量分布表，以确定将主机引导到亚特兰大还是圣何塞。DNS 授权名称服务器完成 GSLB 的最终阶段，是在分布站点的交换机中运行 DNS 授权名称服务器。这些分布站点将适当的 IP 地址返回到下游 DNS 服务器。例如，如果某个客户在浏览器中输入某个特定主机名的 URL（由分散在美国各地的数个 VIP 所代表），系统便将 DNS getByHostname 查询发送到本地 DNS 服务器，以询问代表该域名和主机名的 IP 地址。本地 DNS 服务器随后检查它的 DNS 缓存，以确定它是否已经知道该特定域名和主机名。如果不知道主机名，则将请求传递给下一个适当的 DNS 服务器。DNS 查询由该 DNS 服务器的缓存作出响应，或进一步传递，直到请求到达某一运行 GSLB 的分布站点的交换机。分布站点上的交换机从下游 DNS 服务器接收 DNS 查询以解析主机名时，它会确定发出请求的主机是属于哪一个地理区域。然后，交换机查看该区域是否有处于健康状况的分布站点。如果没有，它将查找其它区域处于健康状况的分布站点。在其它情况下，交换机会根据该区域的相对流量分布表提供一个包含 IP 地址的 DNS 响应。根据相对流量分布表中百分比的不同，各个响应中的 IP 地址也不相同。Alteon WebSystems 的 GSLB 优势虽然已经有一些竞争方案，用来向不同地理位置的分布站点分配负载，但是这些解决方案中没有任何一种具备 Alteon WebSystems 的 GSLB 所支持的全部优势。这些优势包括： 1. 单个平台中的本地服务器负载平衡、服务器全局负载平衡、应用重定向，以及第 2 层和第 3 层交换。这样就可以支持其它应用方案，例如：Web 缓存重新定向、DNS 重定向、防火墙负载平衡和路由器负载平衡等。目前，没有任何竞争对手的产品具有这种级别的集成和灵活性。