负载均衡技术白皮书

1、负载均衡技术白皮书目 录 HYPERLINK l _bookmark0 概述 HYPERLINK l _bookmark1 3 HYPERLINK l _bookmark0 负载均衡产生背景 HYPERLINK l _bookmark2 3 HYPERLINK l _bookmark0 服务器负载均衡产生背景 HYPERLINK l _bookmark3 3 HYPERLINK l _bookmark4 网关负载均衡产生背景 HYPERLINK l _bookmark5 4 HYPERLINK l _bookmark4 链路负载均衡产生背景 HYPERLINK l _bookmark6 4 H

2、YPERLINK l _bookmark4 全局负载均衡产生背景 HYPERLINK l _bookmark7 4 HYPERLINK l _bookmark8 负载均衡技术优点 HYPERLINK l _bookmark9 5 HYPERLINK l _bookmark8 技术实现 HYPERLINK l _bookmark10 5 HYPERLINK l _bookmark8 概念介绍 HYPERLINK l _bookmark11 5 HYPERLINK l _bookmark12 服务器负载均衡 HYPERLINK l _bookmark13 6 HYPERLINK l _bookma

3、rk14 NAT方式L4 服务器负载均衡 HYPERLINK l _bookmark15 7 HYPERLINK l _bookmark17 DR方式L4 服务器负载均衡 HYPERLINK l _bookmark20 8 HYPERLINK l _bookmark23 L7 服务器负载均衡 HYPERLINK l _bookmark25 10 HYPERLINK l _bookmark28 网关负载均衡 HYPERLINK l _bookmark30 12 HYPERLINK l _bookmark32 服务器负载均衡和网关负载均衡融合 HYPERLINK l _bookmark33 14

4、HYPERLINK l _bookmark35 链路负载均衡 HYPERLINK l _bookmark36 15 HYPERLINK l _bookmark35 Outbound链路负载均衡 HYPERLINK l _bookmark37 15 HYPERLINK l _bookmark39 Inbound链路负载均衡 HYPERLINK l _bookmark40 16 HYPERLINK l _bookmark42 全局负载均衡 HYPERLINK l _bookmark43 18 HYPERLINK l _bookmark44 全局DNS智能解析负载均衡 HYPERLINK l _bo

5、okmark46 19 HYPERLINK l _bookmark47 HTTP重定向和RTSP重定向 HYPERLINK l _bookmark48 20 HYPERLINK l _bookmark49 IP智能转发 HYPERLINK l _bookmark50 22 HYPERLINK l _bookmark51 LB设备的双机热备 HYPERLINK l _bookmark52 24 HYPERLINK l _bookmark53 负载均衡的部署方式 HYPERLINK l _bookmark55 25 HYPERLINK l _bookmark53 直联方式 HYPERLINK l

6、_bookmark56 25 HYPERLINK l _bookmark57 旁挂模式及OAA HYPERLINK l _bookmark59 26 HYPERLINK l _bookmark61 负载均衡技术特色 HYPERLINK l _bookmark62 27 HYPERLINK l _bookmark61 丰富的负载均衡调度算法 HYPERLINK l _bookmark63 27 HYPERLINK l _bookmark61 静态调度算法 HYPERLINK l _bookmark64 27 HYPERLINK l _bookmark65 动态调度算法 HYPERLINK l _

7、bookmark66 28 HYPERLINK l _bookmark67 就近性功能 HYPERLINK l _bookmark68 29 HYPERLINK l _bookmark67 链路负载均衡的就近性功能 HYPERLINK l _bookmark69 29 HYPERLINK l _bookmark67 全局负载均衡的就近性功能 HYPERLINK l _bookmark70 29i HYPERLINK l _bookmark71 丰富的健康性检测类型 HYPERLINK l _bookmark72 30 HYPERLINK l _bookmark73 持续性功能 HYPERLIN

8、K l _bookmark74 31 HYPERLINK l _bookmark73 具有显式关联关系持续性功能 HYPERLINK l _bookmark75 31 HYPERLINK l _bookmark73 具有隐式关联关系持续性功能 HYPERLINK l _bookmark76 31 HYPERLINK l _bookmark77 47 层的服务器负载均衡 HYPERLINK l _bookmark78 33 HYPERLINK l _bookmark79 灵活的实服务/逻辑链路故障处理方法 HYPERLINK l _bookmark80 34 HYPERLINK l _bookm

9、ark79 丰富的实服务组匹配策略 HYPERLINK l _bookmark81 34 HYPERLINK l _bookmark82 温暖上线功能 HYPERLINK l _bookmark83 35 HYPERLINK l _bookmark82 立即停止服务和使能慢宕功能 HYPERLINK l _bookmark84 35 HYPERLINK l _bookmark82 典型组网应用 HYPERLINK l _bookmark85 35 HYPERLINK l _bookmark82 企业园区网应用 HYPERLINK l _bookmark86 35 HYPERLINK l _bo

10、okmark87 数据中心和大型门户网站应用 HYPERLINK l _bookmark88 36ii概述负载均衡产生背景服务器负载均衡产生背景随着 Internet 的快速发展和业务量的不断提高，基于网络的数据访问流量迅速增长，特别是对数据中心、大型企业以及门户网站等的访问，其访问流量甚至达到了 10Gb/s 的级别；同时，服务器网站借助 HTTP、FTP、SMTP 等应用程序，为访问者提供了越来越丰富的内容和信息，服务器逐渐被数据淹没；另外，大部分网站（尤其电子商务等网站）都需要提供不间断 24 小时服务，任何服务中断或通信中的关键数据丢失都会造成直接的商业损失。所有这些都对应用服务提出了

11、高性能和高可靠性的需求。但是，相对于网络技术的发展，服务器处理速度和内存访问速度的增长却远远低于网络带宽和应用服务的增长，网络带宽增长的同时带来的用户数量的增长，也使得服务器资源消耗严重，因而服务器成为了网络瓶颈。传统的单机模式，也往往成为网络故障点。图1 现有网络的不足针对以上情况，有以下几种解决方案：服务器进行硬件升级：采用高性能服务器替换现有低性能服务器。该方案的弊端：高成本：高性能服务器价格昂贵，需要高额成本投入，而原有低性能服务器被闲置，造成资源浪费。可扩展性差：每一次业务量的提升，都将导致再一次硬件升级的高额成本投入，性能再卓越的设备也无法满足当前业务量的发展趋势。无法完全解决现在

12、网络中面临的问题：如单点故障问题，服务器资源不够用问题等。组建服务器集群，利用负载均衡技术在服务器集群间进行业务均衡。多台服务器通过网络设备相连组成一个服务器集群，每台服务器都提供相同或相似的网络服务。服 务器集群前端部署一台负载均衡设备，负责根据已配置的均衡策略将用户请求在服务器集群中分发， 为用户提供服务，并对服务器可用性进行维护。该方案的优势：低成本：按照业务量增加服务器个数即可；已有资源不会浪费，新增资源无需选择昂贵的高端设备。可扩展性：当业务量增长时，系统可通过增加服务器来满足需求，且不影响已有业务，不降低服务质量。高可靠性：单台服务器故障时，由负载均衡设备将后续业务转向其他服务器，

13、不影响后续业务提供，保证业务不中断。图2 负载均衡技术网关负载均衡产生背景SSL VPN 网关、IPsec 网关、防火墙网关等网关设备，因为业务处理的复杂性，往往成为网络瓶颈。以防火墙网关为例：防火墙作为网络部署的“警卫”，在网络中不可或缺，但其往往不得不面临这样的尴尬：网络防卫越严格，需要越仔细盘查过往的报文，从而导致转发性能越低，成为网络瓶颈。在这种情况，如果废弃现有设备去做大量的硬件升级，必将造成资源浪费，随着业务量的不断提升， 设备也将频繁升级。频繁升级的高成本是相当可怕的。因此将网关设备等同于服务器，组建网关集群的方案应运而生：将多个网关设备并联到网络中，从而形成集群，提高网络处理能

14、力。链路负载均衡产生背景信息时代，工作越来越离不开网络，为了规避运营商出口故障带来的网络可用性风险，和解决网络带宽不足带来的网络访问问题，企业往往会租用两个或多个运营商出口（如：电信、网通等）。如何合理运用多个运营商出口，既不造成资源浪费，又能很好的服务于企业？传统的策略路由可以在一定程度上解决该问题，但是策略路由配置不方便，而且不够灵活，无法动态适应网络结构变化， 且策略路由无法根据带宽进行报文分发，造成高吞吐量的链路无法得到充分利用。链路负载均衡技术通过动态算法，能够在多条链路中进行负载均衡，算法配置简单，且具有自适应能力，能很好的解决上述问题。全局负载均衡产生背景随着社会各领域全球化进程

15、的日益深化，实现各方面信息的全球共享成为人们的迫切需求。然而， 无论用户的数据中心内部采用多么完善的冗余机制、安全的防范工具以及先进的负载均衡技术，单个数据中心的运行方式仍然不能保证关键业务的 724 小时不间断运行。此外，单一的数据中心也无法使广域范围内全球各地用户在访问应用时具有相同的快速访问感受。通过在不同物理位置构建多个数据中心，并利用全局负载均衡技术在多个数据中心间实现协调工作，引导用户访问最优的站点，当某个站点出现灾难性的故障后依然可以让其他站点为用户提供服务，这样便能有效解决上述问题。负载均衡技术优点负载均衡提供了一种廉价、有效、透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、

16、加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。负载均衡技术具有如下优点：高性能：通过调度算法，将客户端请求合理地均衡到后端各台服务器上，消除系统可能存在的瓶颈。可扩展性：当服务的负载增长时，系统能被扩展来满足需求，且不降低服务质量。高可用性：通过健康性检测功能，能实时监测应用服务器的状态，保证在部分硬件和软件发生故障的情况下，整个系统的服务仍然可用。透明性：高效地使由多个独立计算机组成的松耦合的服务系统构成一个虚服务器；客户端应用程序与服务系统交互时，就像与一台高性能、高可用的服务器交互一样，客户端无须作任何修改。部分服务器的切入和切出不会中断服务，而用户觉察不到这些变化。技术实现概念介绍虚

17、服务负载均衡设备对外提供的服务称为虚服务。虚服务由 VPN 实例、虚服务 IP 地址、服务协议、服务端口号唯一标识，配置在负载均衡设备上。客户的访问请求通过公共或私有网络到达负载均衡设备， 匹配到虚服务后，由负载均衡设备按照既定策略分发给真实服务。实服务实服务是真实服务器提供的一种服务。该服务含义比较广泛，可以是传统的 FTP、HTTP 等业务应用，也可以是广义的转发服务，如防火墙网关负载均衡中，实服务只是报文转发路径。OAAOAA 即开放应用架构，是华三通信技术有限公司（以下简称 H3C）提出的一个开放的软硬件体系， 它以路由器或以太网交换机这样的传统网络设备为基础，并在此基础上，提供一套完

18、整的软、硬件标准接口。任何厂商只要按照这样的接口来生产软件或硬件，这些新开发的软硬件就可以和 H3C 系列路由器或以太网交换机等构成一个完整的系统，为客户创造更大的价值。持续性功能持续性功能将属于同一个应用层会话的多个连接定向到同一服务器，从而保证同一业务由同一个服务器处理（或链路转发），并减少 LB 设备对服务和流量进行分发的次数。负载均衡调度算法负载均衡设备需要将业务流量根据某种算法分发给不同的实服务（实服务对应服务器负载均衡中的服务器、网关负载均衡中的网关设备和链路负载均衡中的链路），这个分发算法就是负载均衡调度算法。就近性功能在链路负载均衡中，就近性功能是指，实时探测链路的状态，并根据

19、探测结果选择最优链路，保证流量通过最优链路转发。健康性检测功能健康性功能是指负载均衡设备对真实的服务器是否能够提供服务进行探测。依据不同的探测方法（即健康性检测方法）可以探测出服务器是否存在，以及是否可以正常提供服务。ISP表系统内置的 ISP 表描述了不同运营商拥有的地址段信息。链路负载均衡可以基于报文的源或目的地址（Outbound 链路负载均衡基于目的地址，Inbound 链路负载均衡基于源地址）查找 ISP 表，得到对应的运营商信息，根据运营商信息为该流量选择一条物理链路。GLB设备GLB 设备是具有全局负载均衡功能的 LB 设备，可以是一台独立的设备，也可以与本地负载均衡在同一台设备

20、上提供服务。全局服务多个数据中心协作对外提供服务的描述。例如，通过分布在全球的多个站点对外提供 WWW 服务， 但使用相同的域名 HYPERLINK / 。为了便于管理，不同设备间配置的全局服务名称应一致。虚服务器虚服务器是全局负载均衡中为了便于管理而抽象出来的概念，是用户能够直接访问的主机。例如， 一个数据中心对外提供一个 IP 地址，则可以抽象出一台服务器；一个数据中心对外有多个链路， 配有多个访问的 IP 地址，则可以抽象出多台服务器。虚服务器分为本地虚服务器和远程虚服务器， 不需要专门配置，是从本地虚服务和远程设备上动态获取的。全局就近性功能全局就近性是全局负载均衡中用于选取虚服务器的

21、一种调度算法，是指通过探测虚服务器与用户之间的网络状态，以及虚服务器本身的负载情况，根据探测结果选取最优的虚服务器来为用户提供服务。全局LB交互协议GLB 设备之间会进行信息交互，例如获取其它 GLB 设备上对应全局服务的虚服务器状态信息、通知其它 GLB 设备进行就近性探测等，承载此类信息的协议为全局 LB 交互协议。服务器负载均衡服务器负载均衡，顾名思义就是对一组服务器提供负载均衡业务。这一组服务器一般来说都处于同一个局域网络内，并同时对外提供一组（或多组）相同（或相似）的服务。服务器负载均衡是数据中心最常见的组网模型。服务器负载均衡分为四层（L4）服务器负载均衡和七层（L7）服务器负载均

22、衡两种：L4 服务器负载均衡支持 IPv4 协议和 IPv6 协议，是基于流的服务器负载均衡，对报文进行逐流分发，将同一条流的报文分发给同一个服务器。L4 服务器负载均衡对基于 HTTP 的 7 层业务无法做到按内容进行分发，限制了负载均衡业务的适用范围。依据转发方式，L4 服务器负载均衡分为 NAT 方式和 DR 方式。L7 服务器负载均衡只支持 IPv4 协议，是基于内容的服务器负载均衡，对报文的承载内容进行深度解析，包括 HTTP 协议、RTSP 协议等，根据其中的内容进行逐包分发，按既定策略将连接导向指定的服务器，实现了业务使用范围更广泛的服务器负载均衡。L7 服务器负载均衡仅支持 N

23、AT 方式。NAT方式L4 服务器负载均衡NAT方式L4 服务器负载均衡的组网灵活，后端服务器可以位于不同的物理位置，不同的局域网内。NAT方式下，LB设备分发服务请求时，进行目的IP地址转换（目的IP地址为实服务的IP），通过路由将报文转发给各个实服务。NAT方式L4 服务器负载均衡的典型组网如 HYPERLINK l _bookmark16 图 3 所示。图3 NAT 方式 L4 服务器负载均衡ClusterServer A IP AHostLB device VSIPIP networkServer B IP BServer C IP CNAT 方式 L4 服务器负载均衡包括以下几个基本

24、元素：LB Device：负责分发各种服务请求到多个 Server 的设备。Server：负责响应和处理各种服务请求的服务器。VSIP：对外提供的虚拟 IP，供用户请求服务时使用。Server IP：服务器的 IP 地址，供 LB Device 分发服务请求时使用。实现原理客户端将到 VSIP 的请求发送给服务器群前端的负载均衡设备，负载均衡设备上的虚服务接收客户端请求，依次根据持续性功能、ACL 策略、调度算法，选择真实的服务器，再通过网络地址转换， 用真实服务器地址重写请求报文的目标地址后，将请求发送给选定的真实服务器；真实服务器的响应报文通过负载均衡设备时，报文的源地址被还原为虚服务的

25、VSIP，再返回给客户端，完成整个负载调度过程。工作流程NAT方式L4 服务器负载均衡的工作流程图如 HYPERLINK l _bookmark18 图 4 所示。图4 NAT 方式 L4 服务器负载均衡流程图流程简述请参见 HYPERLINK l _bookmark19 表 1。表1 NAT 方式 L4 服务器负载均衡流程描述步骤说明备注(1)Host发送服务请求报文源IP为Host IP、目的IP为VSIP(2)LB Device接收到请求报文后，借助持续性功能或调度算法计算出应该将请求分发给哪台Server-(3)LB Device使用DNAT技术分发报文源IP为Host IP、目的IP

26、为Server IP(4)Server接收并处理请求报文，返回响应报文源IP为Server IP、目的IP为Host IP(5)LB Device接收响应报文，转换源IP后转发源IP为VSIP、目的IP为Host IP从以上一系列的说明可以看出在负载均衡时使用网络地址转换技术，NAT 方式因此而得名。技术特点组网灵活，对服务器没有额外要求，不需要修改服务器配置，适用于各种组网。DR方式L4 服务器负载均衡相对于NAT方式，DR方式L4 服务器负载均衡中只有客户端的请求报文通过LB，服务器的响应报文不经过LB，从而减少了LB的负载，有效的避免了LB成为网络瓶颈。DR方式下，LB设备分发服务请求时

27、，不改变目的IP地址，而将报文的目的MAC替换为实服务的MAC后直接把报文转发给实服务。DR方式L4 服务器负载均衡的典型组网如 HYPERLINK l _bookmark21 图 5 所示。图5 DR 方式 L4 服务器负载均衡ClusterLB deviceServer A VSIP/IP AHostVSIPIP networkServer B VSIP/IP BGeneral deviceServer C VSIP/IP CDR 方式 L4 服务器负载均衡包括以下几个基本元素：LB Device：负责分发各种服务请求到多个 Server 的设备。Server：负责响应和处理各种服务请求的

28、服务器。VSIP：对外提供的虚拟 IP，供用户请求服务时使用。Server IP：服务器的 IP 地址，供 LB Device 分发服务请求时使用。实现原理DR 方式 L4 服务器负载均衡时，除了 LB 设备上配置了 VSIP，真实服务器也都配置了 VSIP，配置的 VSIP 要求不能响应 ARP 请求，例如在环回接口上配置 VSIP。实服务除了 VSIP，还需要配置一个真实 IP，用于和 LB 通信，LB 设备和真实服务器在同一个链路域内。发送给 VSIP 的报文，由 LB 分发给相应的真实服务器，从真实服务器返回给客户端的报文直接通过交换机返回。工作流程DR方式L4 服务器负载均衡的工作流

29、程图如 HYPERLINK l _bookmark22 图 6 所示。图6 DR 方式 L4 服务器负载均衡流程图流程简述请参见 HYPERLINK l _bookmark24 表 2。表2 DR 方式 L4 服务器负载均衡流程描述步骤说明备注(1)Host发送服务请求报文源IP为Host IP、目的IP为VSIP(2)General Device收到请求后转发给LB DeviceServer上的VSIP不会响应ARP请求(3)LB Device接收到请求报文后，借助持续性功能或调度算法计算出应该将请求分发给哪台Server-(4)LB Device分发报文源IP为Host IP，目的IP为V

30、SIP，目的MAC为Server的MAC地址(5)Server接收并处理请求报文，返回响应报文源IP为VSIP、目的IP为Host IP(6)General Device收到响应报文后，直接将报文转发给Host-从以上一系列的说明可以看出负载均衡设备没有采用传统的转发方式（查找路由表）来分发请求报文，而是通过修改目的 MAC 直接路由给服务器，DR 方式也因此而得名。技术特点只有单边报文经过负载均衡设备，负载均衡设备负担小，不易成为瓶颈，转发性能更强。L7 服务器负载均衡L7 服务器负载均衡的典型组网如 HYPERLINK l _bookmark26 图 7 所示。图7 L7 服务器负载均衡L

31、7 服务器负载均衡包括以下几个基本元素：LB Device：负责分发各种服务请求到多个 Server 的设备。Server：负责响应和处理各种服务请求的服务器。Service group：实服务组是一个逻辑概念，是指依据多个服务器的一些公共属性，将服务器划分成不同的组。例如：可以按照不同的功用划分为静态资料存储服务器组和动态交换服务器组；还可以按照不同的内容划分为歌曲服务器组、视频服务器组或图片服务器组等。VSIP：对外提供的虚拟 IP，供用户请求服务时使用。Server IP：服务器的 IP 地址，供 LB Device 分发服务请求时使用。实现原理客户端首先与服务器群前端的负载均衡设备建立

32、 TCP 连接，然后将到 VSIP 的请求发送给负载均衡设备。负载均衡设备上的虚服务接收客户端请求，依次根据持续性功能、实服务组匹配策略、调度算法，选择真实的服务器。然后，负载均衡设备先用客户端地址与真实服务器建立 TCP 连接，再用真实服务器地址重写客户端请求报文的目标地址，并将请求发送给真实服务器。真实服务器的响应报文通过负载均衡设备时，报文的源地址被还原为虚服务的 VSIP，再返回给客户端，完成整个负载调度过程。工作流程L7 服务器负载均衡的工作流程图如 HYPERLINK l _bookmark27 图 8 所示。图8 L7 服务器负载均衡流程图流程简述请参见 HYPERLINK l

33、_bookmark29 表 3。表3 L7 服务器负载均衡流程描述步骤说明备注(1)(3)Host发起TCP连接请求，与LB Device建立TCP连接TCP连接请求的源IP为Host IP、目的IP为VSIP(4)Host发送服务请求报文源IP为Host IP、目的IP为VSIP(5)LB Device收到请求后，根据匹配策略为该请求选择一个合适的实服务组，再借助调度算法计算出应该将请求分发给该实服务组中的哪台Server，并缓存该请求报文-(6)LB device向Server发SYN报文，序列号为Host的SYN报文序列号源IP为Host IP、目的IP为Server IP(7)Serv

34、er发送SYN ACK报文源IP为Server IP、目的IP为Host IP(8)LB device接收Server的SYN ACK报文后，回应ACK报文源IP为Host IP、目的IP为Server IP(9)修改步骤(5)中缓存的请求报文的目的IP和TCP序列号，然后发给Server源IP为Host IP、目的IP为Server IP(10)Server发送响应报文到LB device源IP为Server IP、目的IP为Host IP(11)LB device修改响应报文的源地址和TCP序列号后转发给Host源IP为VSIP、目的IP为Host IP技术特点对报文进行深度解析获取报文载

35、荷中携带的信息，实现按内容进行分发，拓宽了负载均衡业务的适用范围。适用于不同的服务器提供不同功能的组网。网关负载均衡网关负载均衡包括以下几个基本元素：LB Device：负责分发请求发起方的网络流量到多个网关设备。LB Device又分为一级和二级。如 HYPERLINK l _bookmark31 图 9 所示，如果请求发起方的网络流量方向为Host A Host B，则LB Device A为一级，LB Device B为二级；如果请求发起方的网络流量方向为Host B Host A，则LB Device B为一级， LB Device A为二级。网关设备：正常处理数据的网关设备，如：SS

36、L VPN 网关，IPsec 网关，防火墙网关等。以防火墙网关负载均衡为例，组网应用如 HYPERLINK l _bookmark31 图 9 所示。图9 双侧防火墙网关（三明治）负载均衡实现原理防火墙是基于会话开展业务的，即一个会话的请求和应答报文必须通过同一个防火墙。为了保证防火墙业务正常进行，内部组网不受影响，需要采用双侧负载均衡，即防火墙三明治。在这种组网环境中，对于流入流量，一级 LB 设备做防火墙负载均衡，二级 LB 设备保证从哪个防火墙进来的流量， 还要从这个防火墙返回。流出流量正好相反。工作流程图10 防火墙负载均衡流程图(1) Traffic from Source(2)Sc

37、heduler & Forward(3) ForwardRecord &Forward to DestinationTraffic from Destination(6) Forward(7) Forward(8) Forward to SourceLB Device AFirewallLB Device B表4 防火墙负载均衡流程描述步骤说明备注(1)LB Device A接收流量-(2)LB Device A依次根据持续性功能、负载均衡调度算法选择一个Firewall，并将流量转发给该Firewall由于防火墙基于会话开展业务，建议优先选用源地址散列算法步骤说明备注(3)Firewall将

38、流量转发给LB Device B-(4)LB Device B作为二级LB Device，记录转发该流量的防火墙，并将流量转发到目的地-(5)LB Device B接收目的地发回的流量-(6)LB Device B根据(4)中的记录将流量转发给同一个Firewall-(7)Firewall将流量转发给LB Device A-(8)LB Device A将流量转发回源地址-从以上一系列的说明可以看出两台 LB Device 之间并联的防火墙进行网络流量的负载分担，提高了网络的性能。两侧的 LB Device 和中间并联的防火墙我们称之为三明治负载均衡。技术特点服务对象为防火墙，提高防火墙组网灵活

39、性。没有特殊要求，适用于任何组网环境。服务器负载均衡和网关负载均衡融合网关负载均衡也可以和服务器负载均衡融合使用，以防火墙网关和服务器负载均衡综合组网为例， 具体组网如 HYPERLINK l _bookmark34 图 11 所示。图11 防火墙网关和服务器负载均衡综合组网图Cluster ACluster BFirewall AServer A IP ALB Device ALB Device BIP networkVIPServer B IP BFirewall BServer C IP C图中 Cluster A 为防火墙负载均衡的集群，Cluster B 为 NAT 方式服务器负载均

40、衡的集群。综合组网的工作流程就是防火墙、服务器负载均衡流程的叠加。这样的组网方式既避免了防火墙成为网络中的瓶颈，也提高了各种网络服务（如 HTTP、FTP）的性能和可用性。链路负载均衡链路负载均衡根据业务流量方向可以分为 Outbound 链路负载均衡和 Inbound 链路负载均衡两种情况。Outbound链路负载均衡内网和外网之间存在多条链路时，通过Outbound链路负载均衡可以实现在多条链路上分担内网用户访问外网服务器的流量。Outbound链路负载均衡的典型组网如 HYPERLINK l _bookmark38 图 12 所示。图12 Outbound 链路负载均衡组网图Outbou

41、nd 链路负载均衡包括以下几个基本元素：LB device：负责将内网到外网流量分发到多条物理链路的设备。物理链路：运营商提供的实际链路。VSIP：对外提供的虚服务 IP，即用户发送报文的目的网段。实现原理Outbound 链路负载均衡中 VSIP 为内网用户发送报文的目的网段。用户将访问 VSIP 的报文发送到负载均衡设备后，负载均衡设备依次根据持续性功能、ACL 策略、就近性算法、ISP 表、调度算法选择最佳的物理链路，并将内网访问外网的业务流量分发到该链路。工作流程图13 Outbound 链路负载均衡流程图SourceLB deviceDestination(1) Traffic fr

42、om sourceSchedulerDistributeTraffic from destination(5) Forward表5 Outbound 链路负载均衡流程描述步骤说明备注(1)LB Device接收内网用户流量-(2)LB Device依次根据持续性功能、ACL策略、就近性算法、ISP表、调度算法进行链路选择在Outbound链路负载均衡组网中，通常使用就近性算法或带宽调度算法实现流量分发(3)LB device按照链路选择的结果将流量转发给选定的链路-(4)LB Device接收外网用户流量-(5)LB Device将流量转发给内网用户-技术特点可以和 NAT 应用网关共同组网，

43、不同的链路使用不同的源地址，从而保证往返报文穿过同一条链路。通过健康性检测，可以检查链路内任意节点的连通性，从而有效保证整条路径的可达性。通过调度算法，在多条链路间均衡流量，并支持按照带宽进行负载均衡。利用就近性算法动态计算链路的质量，将流量分发到当前最优链路上。Inbound链路负载均衡内网和外网之间存在多条链路时，通过Inbound链路负载均衡可以实现在多条链路上分担外网用户访问内网服务器的流量。Inbound链路负载均衡的典型组网如 HYPERLINK l _bookmark41 图 14 所示。图14 Inbound 链路负载均衡组网图ClusterISP1Router ALocal

44、DNS server AIP networkISPRouter BLB deviceISP3Local DNS server BRouter C2 Inbound 链路负载均衡包括以下几个基本元素：LB device：负责引导外网流量通过不同物理链路转发到内网，从而实现流量在多条物理链路上分担的设备。同时，LB device 还需要作为待解析域名的权威名称服务器。物理链路：运营商提供的实际链路。本地 DNS 服务器：负责解析外网用户发送的 DNS 请求、并将该请求转发给权威名称服务器LB device 的本地 DNS 服务器。实现原理Inbound 链路负载均衡中，负载均衡设备作为权威名称服务

45、器记录域名与内网服务器 IP 地址的映射关系。一个域名可以映射为多个 IP 地址，其中每个 IP 地址对应一条物理链路。外网用户通过域名方式访问内网服务器时，本地 DNS 服务器将域名解析请求转发给权威名称服务器负载均衡设备，负载均衡设备依次根据 ACL 策略、就近性算法、ISP 表选择最佳的物理链路， 并将通过该链路与外网连接的接口 IP 地址作为 DNS 域名解析结果反馈给外网用户，外网用户通过该链路访问内网服务器。工作流程图15 Inbound 链路负载均衡流程图表6 Inbound 链路负载均衡流程描述步骤说明备注(1)外网用户通过域名访问内网服务器时，首先要进行DNS 解析，向其本地

46、DNS服务器发送DNS请求-(2)本地DNS服务器将DNS请求转发给域名对应的权威名称服务器LB device-(3)LB device根据DNS请求的域名、ACL策略、就近性算法、ISP表选择最优的物理链路，并将通过该物理链路与外网连接的接口IP地址作为域名解析结果在Inbound链路负载均衡组网中，通常使用就近性算法实现外网到内网流量在多条链路间均衡(4)LB device按照域名解析的结果，将DNS应答发送给本地DNS服务器-(5)本地DNS服务器将解析结果转发给用户-(6)用户使用解析结果选择的链路，对内网服务器进行访问-技术特点可以和服务器负载均衡配合适用，实现外网用户访问内网服务器

47、流量在多条链路间均衡的同时，也实现了流量在多台服务器间均衡。通过健康性检测，可以检查物理链路的连通性。利用就近性算法动态计算链路的质量，通过应答报文引导后续业务流量使用当前最优的服务器业务出口。全局负载均衡全局负载均衡基于本地负载均衡，其中每一台 GLB 设备与其实服务之间所遵循的都是服务器负载均衡的工作机制，全局负载均衡实现的是不同 GLB 设备之间的均衡调度。全局负载均衡可实现四至七层报文在全局范围内的负载均衡，其负载方式分为 DNS 智能解析、HTTP 重定向、RTSP 重定向和 IP 智能转发四种，下面将分别进行介绍。图16 全局负载均衡组网图全局DNS智能解析负载均衡当某应用在全球各

48、个地点设置多个数据中心（站点）时，全局范围内即存在多个服务器同时提供服务，DNS 智能解析可以引导广域网范围内的不同用户访问最优服务器，使流量正确分担到各个站点，实现全局各站点的负载均衡。实现原理全局 DNS 智能解析负载均衡中，GLB 设备作为 DNS 解析的权威服务器记录域名与全局所有虚服务器（包括本地和远程虚服务器）IP 地址的映射关系。一个域名可以映射为多个 IP 地址，其中每个IP 地址对应一台虚服务器。用户通过域名方式请求服务时，要先进行 DNS 解析。本地 DNS 服务器将用户的域名解析请求转发给本地的 GLB 设备（即权威 DNS 服务器），本地 GLB 设备根据全局调度算法从

49、全局下的所有可用虚服务器中选举出最优虚服务器，并将该最优虚服务器的 IP 地址作为 DNS 解析结果反馈给用户， 用户向该 IP 地址请求服务。工作流程图17 全局 DNS 智能解析负载均衡流程图HostLocal DNS serverGLB device (local)(1) DNS request Dst=Local DNS server IP,Src=Host IP(2) DNS request Dst=VSIP,Src=Local DNS server IP(5) DNS response Dst=Host IP,Src=Local DNS server IP(4) DNS respo

50、nse Dst=Local DNS server IP,Src=VSIP(3) Scheduler: Select a virtual server.表7 全局 DNS 智能解析负载均衡流程描述步骤说明备注(1)用户通过域名请求服务时，首先要进行DNS解析，向其本地DNS服务器发送DNS请求-(2)本地DNS服务器将DNS请求转发给域名对应的权威DNS服务器GLB设备-(3)GLB设备根据DNS请求的域名，按照全局调度算法在全局所有可用的虚服务器中选举出最优虚服务器，并将该最优虚服务器IP地址作为域名解析结果GLB设备上的全局服务引用的虚服务的负载均衡深度可以为4层或7层(4)GLB设备按照域

51、名解析的结果，将DNS应答发送给本地DNS服务器-(5)本地DNS服务器将解析结果转发给用户-技术特点全局 DNS 智能解析负载均衡能引导广域网范围内的用户访问最优站点，只要进行适当配置， 就可以为全球不同地点的用户带来更好更快速的服务体验。全局 DNS 智能解析负载均衡优先于本地 Inbound 链路负载均衡，但二者可以配合使用。当全局 DNS 智能解析负载均衡不可用时，本地 Inbound 链路负载均衡依然可以在本地站点中进行链路负载均衡，进一步增强全局各站点服务的可靠性。HTTP重定向和RTSP重定向GLB 设备也可能不对外提供 DNS 智能解析，而是针对某种特定应用进行全局负载均衡，例

52、如只对外提供 HTTP 业务的负载均衡或 RTSP 业务的负载均衡。由于全局 HTTP 重定向负载均衡和全局RTSP 重定向负载均衡在实现原理上基本一致，故本文仅以全局 HTTP 重定向负载均衡为例进行详细介绍。当用户通过 IP 地址向某站点服务器请求提供 HTTP 服务，而该服务器不能提供服务时，全局 HTTP 重定向负载均衡可将该 HTTP 请求重定向到全局中其他站点可用的最优服务器上，引导用户向最优服务器请求服务。实现原理用户通过IP地址向某站点（如 HYPERLINK l _bookmark45 图 16 中的GLB device(Local)）上的某虚服务器请求HTTP服务，首先客户

53、端与虚服务器完成TCP三次握手，接着向该虚服务器发送HTTP请求报文。此时，GLB设备先根据本地服务器负载均衡策略选取为用户提供服务的服务器。若选取成功，则直接按照本地服务器负载均衡的流程处理；若选取失败，GLB设备将根据全局调度算法从所有可用的远程虚服务器中选举出一台最优虚服务器，并用该最优虚服务器的IP地址作为重定向的目的IP地址构造HTTP重定向报文反馈给客户端。用户收到HTTP重定向报文后，向选取出的最优虚服务器请求HTTP服务，先与最优虚服务器完成TCP三次握手，然后向其发送HTTP请求报文，由相应的GLB设备通过其本地服务器负载均衡策略选取服务器为用户提供服务。工作流程图18 全局

54、 HTTP 重定向负载均衡流程图HostGLB device (local)GLB device (remote)ServerTCP connectionHTTP requestScheduler: Failed to select a real server.Scheduler: Select a remote virtual server.HTTP redirectionTCP connectionHTTP requestScheduler: Select a real server.HTTP requestHTTP response(11) HTTP response表8 全局 HTTP

55、 重定向负载均衡流程描述步骤说明备注(1)用户通过虚服务IP地址向其本地GLB设备发送TCP连接建立请求，经过三次握手，成功建立TCP连接-(2)用户向其本地GLB设备发送HTTP请求报文-步骤说明备注(3)本地GLB设备根据本地服务器负载均衡选取实服务，由于本地的实服务繁忙或不可用，选取失败，进入下面的全局负载均衡流程-(4)本地GLB设备根据虚服务IP地址匹配出相应的全局服务，按照全局服务中指定的调度算法从全局所有可用的远程虚服务器中选取出最优远程虚服务器本地GLB设备上的全局服务引用的虚服务的负载均衡深度须为7层(5)本地GLB设备向用户回复HTTP重定向报文，将选取出的最优远程虚服务器

56、的IP地址作为重定向的目的IP地址-(6)用户收到HTTP重定向报文后，向位于远程GLB服务器上的新服务器地址发送TCP连接请求，经过三次握手，成功建立TCP连接-(7)用户向新服务器地址发送HTTP请求报文-(8)远程GLB设备收到HTTP请求后，根据其本地服务器负载均衡策略选取出可以提供HTTP服务的实服务远程GLB设备上的全局服务引用的虚服务的负载均衡深度须为7层(9)远程GLB设备将HTTP请求转发给选取出的实服务对应的实际提供服务的服务器-(10)服务器向远程GLB设备回复HTTP响应报文-(11)远程GLB设备将HTTP响应报文转发给用户-技术特点全局 HTTP 重定向负载均衡可以

57、在用户访问的本地服务器不可用的情况下，正确地将用户请求重定向远程最优服务器上，有效保证了 HTTP 业务的持续性和可靠性。全局 HTTP 重定向负载均衡巧妙地借助了 HTTP 协议固有的重定向功能，将通过全局调度算法从所有可用的远程服务器中选举出的最优服务器 IP 置于 HTTP 重定向报文中，并反馈给用户，实现全局范围内的 HTTP 重定向。IP智能转发HTTP 和 RTSP 报文重定向都只适用于特定的协议，而对于用户所需要的其他没有重定向功能的应用，则无法实现全局负载均衡。所以其他协议需要另外的方法处理来协助完成全局负载均衡功能的实现，IP 智能转发便是一种有效的手段。实现原理当某一站点服

58、务器 A（本地 GLB 设备）接收到用户的业务请求报文，而本地服务器无法为其提供相应服务时，本地 GLB 设备将根据全局调度算法从所有可用的远程虚服务器中选举出一台最优虚服务器，并将该业务请求报文通过 GRE 隧道转发给最优虚服务器所在的远程 GLB 设备。远程 GLB 设备收到转发过来的业务请求报文后，对其进行有效处理，并将业务应答报文的源 IP 填充为服务器 A 的IP 地址，直接反回给用户。这样，用户便能获得相应的服务。工作流程图19 全局 IP 智能转发负载均衡流程图表9 全局 IP 智能转发负载均衡流程描述步骤说明备注(1)用户向本地GLB设备发送普通IP请求报文目的IP为Local

59、 VSIP(2)本地GLB设备根据本地服务器负载均衡选取实服务，由于本地的实服务繁忙或不可用，选取失败，进入下面的全局负载均衡流程-(3)本地GLB设备根据虚服务IP地址匹配出相应的全局服务，按照全局服务中指定的调度算法从全局所有可用的远程虚服务器中选取出最优远程虚服务器本地GLB设备上的全局服务引用的虚服务的负载均衡深度须为4层(4)本地GLB设备通过GRE隧道将IP请求报文转发给最优的远程虚服务器所在的GLB设备(5)远程GLB设备收到转发过来的IP请求报文后，根据其本地负载均衡策略选取出可以提供服务的实服务远程GLB设备上的全局服务引用的虚服务的负载均衡深度须为4层(6)远程GLB设备将

60、IP请求报文转发给选取出的实服务对应的实际提供服务的服务器-(7)服务器向远程GLB设备回复应答报文-(8)远程GLB设备将应答报文转发给用户源IP填充为Local VSIP技术特点IP 智能转发可以对任何业务报文进行智能转发，实现所有 IP 业务流量的全局负载均衡，增强全局各种服务的可靠性和连续性。IP 智能转发虽然是一种“三角转发”模式（即“客户端本地 GLB 设备远程 GLB 设备 客户端”），但其对于客户端具有高度透明性，客户端无须进行任何配置，用户在访问过程中也无须进行任何多余的操作。LB设备的双机热备无论是服务器负载均衡、网关负载均衡，还是链路负载均衡，LB 设备均处于关键路径，L