网络负载平衡的工作原理.doc

网络负载平衡的工作原理网络负载平衡的工作原理.txt举得起放得下叫举重，举得起放不下叫负重。头要有勇气，抬头要有底气。学习要加，骄傲要减，机会要乘，懒惰要除。人生三难题：思，相思，单相思。网络负载平衡的工作原理网络负载平衡使用两台或更多台一起工作的主机计算机组成的群集，为服务器提供了高可用性和高伸缩性。Internet 客户端使用一个 IP 地址或一组地址访问群集。客户端无法区别群集和单一服务器。服务器应用程序并不表明它们是在群集上运行的。但是，网络负载平衡群集与运行单个服务器应用程序的单个主机有很大的区别，因为即使在某个群集主机发生故障的情况下，它也可以提供不间断服务。群集对客户端请求的响应也比单个主机快。如果某个主机发生故障或脱机，则网络负载平衡通过将传入的网络通信重定向到工作的群集主机，从而带来了高可用性。连到脱机主机的现有连接将丢失，但是 Internet 服务仍然是可用的。在多数情况下（例如，就 Web 服务器而言），客户端软件可以自动重试失败的连接，而且客户端在接收响应时，只有数秒钟的延迟。网络负载平衡通过在分配给网络负载平衡群集的一个或多个虚拟 IP 地址（群集 IP 地址）间分配传入的网络通信，从而带来了可变化的性能。然后，群集中的主机同时对不同的客户端请求甚至来自同一客户端的多个请求做出响应。例如，Web 浏览器可以从网络负载平衡群集中的不同主机获得所有单张网页中的多幅图像。这就提高了处理速度，并缩短了对客户端做出响应的时间。网络负载平衡使得单个子网上的所有群集主机可以同时检测群集 IP 地址的传入网络通信。在每个群集主机上，网络负载平衡驱动程序充当群集适配器驱动程序和 TCP/IP 堆栈间的过滤器，以便在主机间分配通信。网络负载平衡采用一种完全分布式的算法，根据传入客户端的 IP 地址和端口，以统计方式将其映射到群集主机。此进程的发生不需要主机间进行任何通信。当发现到达的数据包时，所有主机同时执行这种映射，以快速确定哪个主机应当处理这个程序包。这种映射一直保持不变，直到群集主机数发生更改时为止。与集中式负载平衡应用程序相比，网络负载平衡筛选算法处理数据包的效率更高，因为前者必须修改和重新传送数据包。群集通信的分配网络负载平衡通过以下方式，控制从 Internet 客户端到群集中选定主机的 TCP 和 UDP 通信的分配：配置好网络负载平衡后，群集中的所有主机都接收传到群集 IP 地址的传入客户端请求。网络负载平衡筛选传到指定 TCP 和 UDP 端口的传入数据报，之后这些数据报才会到达 TCP/IP 协议软件。网络负载平衡在 TCP/IP 内管理 TCP 和 UDP 协议，从而逐个端口地控制其操作。在多播模式下，网络负载平衡可以提供 Internet 组管理协议 (IGMP) 支持，限制交换流。除了指定端口的 TCP 和 UDP 通信以及多播模式中的 IGMP 通信，网络负载平衡不控制任何传入 IP 通信。它并不筛选其他 IP 协议（例如，ICMP 或 ARP），但是下述情况除外。请注意，当使用群集 IP 地址时，应当会看到来自特定点对点 TCP/IP 应用程序（例如 ping）的重复响应。如果需要，这些应用程序可以将专用 IP 地址用于每个主机，以避免这种操作。聚合为了协调其操作，网络负载平衡主机在群集内周期性地交换检测信号（详细信息，请参阅Internet 组管理协议 (IGMP)）。IP 多播允许主机监控群集状态。当群集状态更改时（例如当主机发生故障、离开或加入群集时），网络负载平衡将调用称作“聚合”的过程，在该过程中，主机交换数量有限的消息，以确定群集的新的一致状态，并为主机指定最高主机优先级，即作为新的默认主机。当所有群集主机在正确的新群集状态下取得一致后，它们将在 Windows 事件日志中记录聚合的完成。完成这个过程一般用不了 10 秒种。在聚合过程中，其余主机继续处理传入的网络通信。对工作主机的客户端请求不受影响。完成聚合后，将以故障主机为目标的通信重新分发给仍在工作的主机。经过负载平衡后的通信将在仍在工作的主机间得到重新划分，以便尽可能好地实现特定 TCP 或 UDP 端口的新的负载平衡。如果向群集添加了一个主机，则聚合允许该主机接收自己那份经过负载平衡的通信。群集的扩展不影响正在进行的群集操作，而且其实现过程对 Internet 客户端和服务器应用程序都是透明的。但是，当选择了“客户端相似性”时，它可能影响跨多个 TCP 连接的客户端会话，因为可能会将客户端重映射到连接间的不同群集主机。有关相似性的详细信息，请参阅网络负载平衡和状态可控的连接。 网络负载平衡假定，主机在群集内正常工作的时间与它同其他群集主机交换检测信号的时间一样长。如果在多次检测信号交换中，其他主机都没有接收到来自任何成员的响应，则它们将启动聚合，重新分发本来应由失败主机处理的负载。对于消息交换时段以及启动聚合所需的丢失的消息数，您都可以进行控制。默认值设置分别为 1000 毫秒（1 秒）和 5 个丢失的消息交换时段。由于一般都不修改这些参数，所以无法通过“网络负载平衡属性”对话框配置它们。必要时，可以在注册表中手动调整它们。调整聚合参数对完成此操作的过程进行了描述。了解虚拟群集了解虚拟群集在一个网络负载平衡 (NLB) 群集上主控多个应用程序或网站的情况越来越普遍。在进行这种操作时，可能需要独立的负载平衡策略，这些策略是通过端口规则定义的，并应用于每一个应用程序或站点。在 Windows Server 2003 家族产品中，可以在同一网络适配器上配置多个网络负载平衡群集，然后将特定的端口规则应用于其中的每一个 IP 地址。它们被称作“虚拟”群集。 还可以用虚拟群集阻挡通往特定主机上的特定应用程的网络通信，而不影响该主机上其他应用程序的通信。还可以用虚拟群集，将各个应用程序、网站或虚拟 IP 地址限制在主要群集内的特定计算机子网中。请参阅下图，了解虚拟群集这种用法的示例。 此图描述一个四主机网络负载平衡群集。使用虚拟群集和 IP 地址专用的负荷量，网络负载平衡便可按以下方式定向网络通信：访问网站 A（IP 地址 nnn.nn