负载均衡技术白皮书 2026

i 1.1技术分类 1.2技术优势 2.1服务器负载均衡技术实现 2.1.1技术简介 2.1.2工作流程 2.1.3设备上的业务处理流程 2.1.4业务层级 2.1.5部署模式 2.1.6源地址转换 2.1.7高可靠性 2.2出链路负载均衡技术实现 2.2.1技术简介 2.2.2工作流程 2.2.3设备上的业务处理流程 2.3DNS透明代理技术实现 2.3.1技术简介 2.3.2工作流程 2.3.3设备上的业务处理流程 2.4入链路负载均衡技术实现 2.4.1技术简介 2.4.2工作流程 2.4.3设备上的业务处理流程 2.5全局负载均衡技术实现 2.5.1技术简介 2.5.2部署模式 2.5.3工作流程 2.5.4设备上的业务处理流程 2.5.5同步机制 3.1调度算法 3.1.2基于静态规则的调度算法 3.1.3动态与状态感知调度算法 3.2健康检测 3.2.2原理介绍 3.2.3探测模板 3.3负载均衡策略 3.3.1策略类型与适用范围 3.3.2策略内容与匹配过程 3.3.3负载均衡类 3.3.4负载均衡动作 3.3.5会话保持 4.1服务器负载均衡典型组网 4.2出链路负载均衡典型组网 4.3DNS透明代理典型组网 4.4入链路负载均衡典型组网 4.5全局负载均衡典型组网 3本白皮书围绕负载均衡技术展开系统阐述，帮•链路负载均衡：当网络存在多条链路时，此技术可动态选择合适的链路转发数据流量，从而提升链路利用率和访问质量。链路负载均衡包将访问流量分担到多条链路上，实现出口流量的负载均衡。入链路负载均衡：当外网用户访问内网服务器存在多条链路时，此在多条链路上分担外网用户访问内网服务器的流量。入链路负载均•全局负载均衡（GSLB，GlobalServ中心部署的场景中，此技术可根据用户所在地域、网络状况、各数据载情况等，为用户选择最优的数据中心，实现跨地域业务流量的分配4服务器负载均衡服务器负载均衡内网服务器集群主数据中心内网服务器集群灾备数据中心ISP2链路出方向链路负载均衡入方向链路负载均衡DNS透明代理外网用户全局负载均衡•高性能：通过将业务较均衡地分配到多台设备或多条链路上，提高了系统的整•可扩展性：可以方便地增加集群中设备或链路的数量，在不降低业务质量的前•高可靠性：单个甚至多个设备或链路发生故障也不会导致业务中断，提高了系•可管理性：大量的管理工作都集中在应用了负载均衡技术的设备上，集群中的•透明性：对用户而言，集群等同于一个可靠性高、性能好的设备或链路，用户感知不到也不必关心具体的网络结构。增减集群中的设备或链路不会影5SLBdeviceSLBdevice虚拟服务器A虚拟服务器B服务器集群A服务器集群B：实际业务流量：逻辑业务流量Internet•虚服务器（VirtualServer对外提供服务的虚拟服务器，在SLB设备上创建，由协议类型、IP地址、端口和VPN首先到达虚服务器，只有匹配虚服务器的流量才会进入服务器负载均衡•实服务器（RealServer实际承载业务应用的物理服务器，部署在SLB后•实服务组（ServerFarm一组业务相同或相似的实服务器组成的服务器集群。SLB根据配置的调度算法，在实服务组中的多台实6ServerfarmServerfarm3)DistributerequestSrcIP:Host’sIPDstIP:ServerB’sIP4)ResponseSrcIP:ServerB’sIPDstIP:Host’sIP1)RequestSrcIP:Host’sIPDstIP:VSIPIPnetwork6)ForwardresponseSrcIP:VSIPDstIP:Host’sIP2)Schedule&addresstranslationSLBdevice5)AddresstranslationRealserverARealserverBRealserverC客户端的请求流量实服务器的响应流量Host(2)SLB设备根据健康检测方法、会话保持方法、负载均衡策略、调度算法等，综(4)实服务器接收并处理请求报文，返回响应报文，7•负载均衡类（LBclass对进入设备的报文进行分类的规则，用于将不同类•负载均衡动作（LBaction针对被分类报文所执行的具体处理行为，如转发•负载均衡策略（LBpolicy将“负载均衡类”和“负载均衡动作”进行关联后形成的策略集合。虚服务器通过引用相应的负载均衡策略，实现RequestRequestLBpolicyVirtualserverLBclassServerfarmLBactionRealserverARealserverB...SLBdeviceRealserverN8七层SLB适用于需要结合业务逻辑或用户ServerfarmServerfarmIPnetworkHostSLBdevice客户端的请求流量实服务器的响应流量RealserverARealserverBRealserverC交换机。核心交换机根据路由或策略将响应报文转发9端的报文能够先到达与SLB设备相连的核心交换机，再由核心交换机将其转发至ServerfarmServerfarmIPnetworkHost客户端的请求流量实服务器的响应流量RealserverARealserverBRealserverCSLBdeviceIPIPnetworkHost客户端的请求流量实服务器的响应流量ServerfarmVSIPVSIPVSIPRealserverARealserverBRealserverCSLBdevice址进行转换，将VSIP转换为实服务器IP地址，这种转换通常称为目的地址转换且实服务器响应报文会经SLB设备转发的•场景一：实服务器的默认网址）。这样，实服务器在返回响应报文时，只需发往其默认网关，•场景二：服务器存在多出口或复杂路由，容易出现三角路由。文可能根据默认路由或其他出口策略，从另一条链路或出口设备配置SNAT功能后，客户端请求的源IP地址被转换为S•场景三：希望所有回程流量经过S备上进行精细化的流量统计与监控；结合安全策略，对入/出方备环境。正常情况下，仅由主设备处理业务流量，备设备处于InternetInternetRBMchannelInternetRBMchannelFailureServicetrafficRBMchannelBackuptrafficSLBdeviceAMasterSLBdeviceABackupSLBdeviceBBackupSLBdeviceBMasterInternetInternetRBMchannelInternetRBMchannelFailureRBMchannelBackuptrafficServicetrafficAServicetrafficBSLBdeviceAMasterSLBdeviceABackupSLBdeviceBMasterSLBdeviceBMaster供服务。根据业务部署范围不同，SLB设备集群既可以在如图10所示，在同一数据中心多业务集群模式组网中，正常情况下，数据中心的不WebtrafficWebtrafficERPtrafficDCAHAClusterSLBdeviceBService:WebService:ERPService:MailClusterchannelBackuptrafficSLBdeviceCSLBdeviceAInternetMailtrafficService:Service:ERPService:MailDCAHAClusterSLBdeviceBSLBdeviceCSLBdeviceAService:WebInternetWebtrafficERPtrafficMailtrafficClusterchannelBackuptrafficXFailure如图12所示，在多活数据中心集群模式组网中，正常情况下，多个数据中心同时对SLBSLBdeviceASLBdeviceBWeb_serverMail_serverSLBdeviceDSLBdeviceCWeb_serverMail_serverDCADCBHAClusterInternetWebtrafficMailtrafficClusterchannelBackuptrafficHAHAClusterSLBdeviceASLBdeviceBWeb_serverMail_serverFailureSLBdeviceDSLBdeviceCWeb_serverMail_serverDCADCBClusterchannelBackuptrafficWebtrafficMailtrafficInternet在企业或数据中心等场景中，常常会部署多条上行链路接入多个ISP（Internet可能继续转发至故障链路，从而造成访问中断，直接影响用户如下图所示，根据管理员的配置，LB设备LBLB500Mbpslink繁忙100Mbpslink500Mbpslink100Mbpslink视频业务流量其他业务流量ExternalseverInternaluserInternetdeviceVSIP•虚服务器（VirtualServer设备上面向用户业务的虚拟出口，出链路负载均文才会进行出链路负载均衡处理。VSIPIP地址，即为内网用户发送报文的目的地址。在实际配置•链路（Link运营商提供的物理链路。•链路组（Linkgroup由若干条链路组成的集合。设备根据预先配置的调度算法，在链路组内的多条链路之间调度流量，实现出口流量的负(1)Trafficfrom(1)Trafficfrominternaluser(2)Predictor(3)Forwardtoexternalserver(4)Trafficfromexternalserver(5)ForwardtointernaluserExternalserverLBdeviceHost(1)负载均衡设备接收来自内网(2)负载均衡设备依次根据负载均衡策略、会话保持方法、就近性算法、调度算法(3)负载均衡设备通过选定的最佳链路将流量转发给外网(4)负载均衡设备接收来自外网服务器的应答流量。(5)负载均衡设备将流量转发给内网用户。部网络的流量时，如何选择由哪条出口链路来承•负载均衡类（LBclass对进入设备的报文进行分类的规则，用于将不同类•负载均衡动作（LBaction针对被分类报文所执行的具体处理行为，如转发•负载均衡策略（LBpolicy将“负载均衡类”和“负载均衡动作”进行关联后形成的策略集合。虚服务器通过引用相应的负载均衡策略，实现LBLBpolicyLBclassLBactionLink1RequestLBdeviceVirtualserver(LINK-IPtype)LinkgroupLink2IntranetIntranetLBdeviceLink2配置DNS透明代理前的DNS请求流量配置DNS透明代理后的DNS请求流量配置DNS透明代理前的访问流量配置DNS透明代理后的访问流量ExternalserverAExternalserverBDNSserverBDNSserverAInternaluserLink1LBLBdevice3)DNSrequestSrcIP:Host’sIPDstIP:DNSserverB’sIPDomainname:4)DNSresponseSrcIP:DNSserverB’sIPDstIP:Host’sIPDomainname:Addr:WebserverB’sIPWebserverAWebserverBDNSserverB6)DNSresponseSrcIP:DNSserverA’sIPDstIP:Host’sIPDomainname:Addr:WebserverB’sIP1)DNSrequestSrcIP:Host’sIPDstIP:DNSserverA’sIPDomainname:DNSrequestsandresponses5)AddresstranslationDNSserverA2)ScheduleIntranetHost(7)内网用户根据DNS应答报文中的IP地址访问外网服务器，即Web服务器对多条链路上的访问流量进行控制，从而为内•DNS透明代理（TransparentDNSproxy设备上面向用户业务•链路（Link运营商提供的实体链路，用于承载用户访问外网的业务流量。•DNS服务器（DNSserver负责解析用户DNS请求并返回解析结果的实•DNS服务器池（DNSserverpool）：DNS服•负载均衡类（LBclass对进入设备的报文进行分类的规则，用于将不同类•负载均衡动作（LBaction针对被分类报文所执行的具体处理行为，如转发•负载均衡策略（LBpolicy将“负载均衡类”和“负载均衡动作”进行关联后形成的策略集合。DNS透明代理通过引用相LBclassLBclassLBactionLink1Link2DNSresponseDNSserverC’sIPDNSrequestTransparentDNSproxyLBdeviceDNSserverpoolDNSserverCDNSserverADNSserverBLBpolicy在实际调度过程中，DNS服务器的选择不仅受上述方式影响，LinkLink1Link2LBdeviceInternalserverLink3负载均衡前的访问流量负载均衡后的访问流量InternetISP2HostLocalDNS图21入链路负载均衡工作流程图(1)(1)DNSrequestfromHost(2)ForwardtoLBdevice(5)ForwardtoHost(4)DNSreplyfromLBdevice(3)Predictor(6)TrafficfromClient(7)Forwardtointernalserver(9)ForwardtoClient(8)TrafficfrominternalserverLocalLBInternalHostDNSdeviceserver(3)LBdevice根据调度算法、健康检测结果、带宽限制策略等来选择最佳入方向•DNS监听器（DNSlistener用于监听DNS请•DNS映射（DNSmapping用于关联域名与虚服务•虚服务器池（Virtualserverpool）：用于在虚服务•链路（Link运营商提供的实体链路。•虚服务器：面向用户业务的虚拟载体，需与链路绑定，通过在DNSDNSrequestLBdeviceDNSlistenerLink3VirtualserverCLink1VirtualserverALink2VirtualserverBDNSresponseVirtualserverC’sIPVirtualserverpoolVirtualserverpoolDNSmapping数据中心B数据中心B数据中心C区域B区域C数据中心A无故障时的业务流量数据中心A故障时的业务流量XInternetX故障数据中心A区域A•普通DNS服务器通常采用简单的轮询方式分配流量，无法根据用置、运营商线路或实时网络状况动态调整解•普通DNS服务器缺乏健康检查和故障感知机制，无法在后端服务能将域名解析结果指向该故障节点，导致用户访问失败，严重影HostLocalDNSHostInternetInternetLink_B_Link_B_ISP1Link_B_ISP2GSLBA数据中心ALink_A_ISP1Link_A_ISP2GSLBB数据中心BHostLocalDNSLinkLink_A_ISP1Link_A_ISP2GSLBBSLBB数据中心BLink_B_ISP1Link_B_ISP2GSLBASLBA数据中心AInternetHostInternetInternetHostGSLBADNS流量业务流量(3)Link_B1Link_B2GSLBBVSIP_B1VSIP_B2SLBBLocalDNS数据中心BSLBALink_A1(10)(7)(8)(9)VSIP_A1VSIP_A2(1)(2)(4)数据中心ALink_A2(6)(5)(3)GSLB设备收到DNS请求后，根据预先配(6)Host根据智能DNS解析结果，向VSIP_A1对应(8)SLBA设备将用户请求转发给选定的实服务器。•全局DNS映射（GlobalDNSmapp•全局虚服务器池（Globalvirtualser）：服务器池下，将虚服务器与链路进行关联。链路和虚服务器的可用性共•链路（Link运营商提供的实体链路，用于承载业务流量。•虚服务器：面向用户业务的虚拟载体，需要与链路绑定，在智能D中心。虚服务器本质上是各数据中心内SLBDNSDNSrequestGSLBdeviceGlobalDNSlistenerDNSresponseVirtualserverC’sIPLink1Link2Link3GlobalDNSmappingGlobalvirtualserverpool(VSpool_1)VSpool_1VSpool_2VSpool_3VirtualserverCVirtualserverAVirtualserverB服务器池中配置的调度算法，从池中选出最合适的虚服务器。将选定虚服务器的IP率至关重要。通过建立同步组，GSLB设备之口简单、实现成本和运行开销都较低。但它无法结合当前连接数、CPU/内存占用或链在服务器负载均衡、出链路负载均衡、DNS透明代理、入链路负载均衡技术中，均可采用随机算法从资源池中选取资源池96节点A节点B节点C节点D（权值1权值2权值3权值1）n第n条请求流量大致均衡，即不同请求在带宽、处理时长等方量的效果。既能充分利用高性能节点的资源，同时避免低性能节点过在服务器负载均衡、出链路负载均衡、DNS透明代理、入链路负载均衡技术中，均可采用加权轮转算法从资源池中选取目入通过哈希函数计算出哈希值，再根据该哈希资源池348节点A节点B节点C节点Dn第n条请求流量，不同颜色表示不同源IP简单，调度决策仅依赖固定字段和哈希函数，运对节点的实时状态不敏感，无法主动规避已处于高负载状态的节根据参与哈希计算的报文字段不同，哈希算于需要确保同一客户端的访问始终调度到同一目标调度结果发生变化，严重影响会话稳定性。为减小这种变更带来的影响，可以采用CARP（CacheArrayRoutingP•采用普通IP地址哈希算法时，原本发往未故障实服器间进行重新调度。导致几乎所有访问流量重分布•采用CARPIP地址哈希算法时，原配到原实服务器，仅原本发往故障实服务器的那部分流量会被重新分配地址，将所有请求在所有实服务器之间重新分配，包括新增实服务器服务器。所有访问流量均需要重新分配，用户会话大面积中断，影响被迁移至新增实服务器；大部分请求仍保持原有调度结果，从而在引更多流量分配给表现更优的节点，从而实现更精络和负载波动明显的场景，多与基于静态规则的调度算法结合加权最小连接算法是一种基于实时连接数的动态调度活动连接数（加权活动连接数=当前活动连接数/权值始终将新请求分配给加权活求；在权值相同的情况下，当前活动连接数越少越容易被选C:10C:24C:23C:9493节点A节点B节点C节点D（权值1权值2权值2权值1）C:当前活动连接数n第n条请求流量难以准确反映实际负载。而加权最小连接算法通过同时考虑当前负载（活动连接数）个节点的活动连接数，无需监控CPU、内存等细粒度指标，适该算法更适用于具有明确连接/会话的四层或部分七层业务；对完全无连接的业务，（资源使用率（资源使用率:20%）213（资源使用率:50%）节点A节点Bn第n条请求流量123理时长无明显规律，难以通过连接数或请求数估算负内存、磁盘等资源使用率的变化实时自适应调以响应时间作为调度依据，该算法对处理时长（响应时间（响应时间:120ms）n第n条请求流量节点A节点B（响应时间:20ms）321123且不同请求之间的响应时延差异能较好反映当前负载情况响应时间会迅速拉长，从而自动减少新连接的分配，实现自适应4.链路质量算法链路质量算法是一种基于链路质量的调度算法。仅用于出链路负载均1121节点A233节点B（丢包率:20%）n第n条请求流量（丢包率:10%）路到目标网络的关键指标，如：网络延迟、路由跳数或实际网络状况、业务对时延和稳定性的要求，合理配置各个探带宽算法是一种基于可用带宽进行调度的算法。设备根据各节点“权值×剩余带宽” 的节点承担更多流量。例如，对于节点A和节点B，若剩余带宽分别为150kbps和 （剩余带宽（剩余带宽:250kbps）n第n条请求流量（剩余带宽:150kbps）节点A取值5节点B权值6123231点的可用带宽进行流量分配，更能匹配各节点的实际服务器负载均衡、出链路负载均衡、DNS透明代理和入链较不均衡；另一方面，该算法只关注带宽维度，未综合考虑C服务器负载均衡、出链路负载均衡、DNS透明代理和入链负载水平，选出当前负载最小的节点，并将新仅服务器负载均衡可采用流量观察算法在资源池中选取目标节仅服务器负载均衡可采用流量预测算法在资源池中选取目标节时，健康检测结果也是后续节点调度和策略选择等功能的基础数据来测对象。后续章节不再分别区分这些技术类型，而是将探测对象统称为•出口链路及其下一跳••ServerfarmServerfarmIPnetworkSLBdevice业务流量健康检测流量RealserverARealserverBRealserverCServerfarmServerfarmIPnetworkSLBdevice业务流量健康检测流量RealserverARealserverBFailureRealserverC整体来看，健康检测是一个“探测模板配置、周期探测、健康状态判定、调度决策” 等功能联动，将节点状态变化及时反馈给运探测模板是进行健康检测配置的基本载体，所•检测对象：节点IP、端口、URL、特•检测方式：ICMP、TCP握手、HTTP状态码检查、关键字匹配、自定义脚本•判定条件：连续探测成功/失败次数阈值、超时时间、状态码或返回内容判断•处置动作：在判定节点异常后，执行节点下线、流量切换、节点状态标记或恢的URL或端口进行探测。通过为该节点指定探探测、DNS探测或者数据库协议探测等。对于网络层或传输便于节点区分健康检查请求与普通业务请求。在结果判定方面，最基础的是检查TCP连接后，使用探测账号执行一条简单查询语句，仅当查询成功且响应在设定的•全部成功：只有当绑定的所有健康检测模板都返回成功结果时，才认为节点可用。此方式适用于对各项检测结果都高度敏感的关键业务场景，例点同时满足端口连通、应用接口可用且依赖服务正常等条件时，才•至少部分成功：只要在多个健康检测模板中，有至少一定数量的探测结果为成功，就可以将节点视为可用。此方式适用于对部分检测项允许复正常，从而避免因瞬时抖动导致节点状态在4.探测周期与超时时间载；周期过长则会延迟故障发现时间，降低业务切换的将负载均衡类和负载均衡动作关联起来就构成了负即为策略条目，多个策略条目按照配置顺序组织在配置缺省负载均衡动作，在所有负载均衡类均未命中的情况下执行。性，也体现了不同应用层协议在解析与调度逻定负载均衡动作、设置缺省负载均衡动作以及若干策略将多类业务统一调度到同一个资源池，或统一执行相同的控制策略。•当匹配方式为匹配任意一条规则时，只要报文与其中任一匹配规则匹配成功，即认为命中该负载均衡类，并执行与该类关联的负载均衡动作；如•当匹配方式为匹配所有规则时，只有在报文同时满足该类下配置的所有匹配规则时，才认为命中该负载均衡类，并执行相应的负载均衡动粒度区分；也可以将常用的匹配逻辑定义为独立类，在多个策略中共享在负载均衡技术中，负载均衡类所支持的匹配维度有所差异，具体如•通用类型负载均衡类址、ACL、入接口、用户或用户组等进行匹配，也可实体内容等进行匹配，实现对不同站点、不同业务接口或•MySQL类型负载均衡类更新类语句分别调度到只读库与主库，或者将涉及敏感表的访问引导至•RADIUS类型负载均衡类户群体选择不同认证服务器组，或将特定业务的计费请求分配到专用•Diameter类型负载均衡类征区分不同业务应用。例如将不同业务（如计费、策略控Diameter会话分配到不同实服务用特征分流，也能结合具体协议和业务内容进行更精例如，将企业内部业务的域名解析请求固定转发到内网DNS到运营商DNS，或将特定域名的解析流量引导到指定链路上，•转发类动作：决定是否转发以及转发目的•修改类动作：转发前或转发过程中，对报文内容及相关属性进行修改。•代答类动作：由设备直接对客户端请求进行本地应答，通常用于理路径，例如保持现有转发关系不变或在检测到异常时快速终•对特定流量精确指定资源池。例如，对特定用户群、特定网段或特定业务请求，将流量固定转发到某个指定资源池，用于满足性能优化、合规•将不同业务请求转发到不同的资源池进行处理。例如，将API请求转发到API访问请求转发至业务实服务组，在同一虚服务器/DNS透明代理“直接转发”动作适用于处理逻辑简单、且可以通过虚服务器、DNS透明代理或路规则继续转发，而不是在动作执行阶段重新进行一次调“关闭TCP连接”动作常用于对已建立连接进行策略阻断，例如在应用识别、内容接终止连接，避免继续占用资源。当管理员希望在动作中明确结束当前TCP•继续匹配下一条引用规则下的下一条策略条目（即下一个负载均衡类由后续负载均衡类决定是否采•关闭TCP连接条目，也不再尝试其他转发路径。该方式通常用于在节点不可用时，希望打上不同的ToS标记，使后续网络中的Q流量在网络中的优先级，从而提高解析响应速度和稳定性。该动作用于对指定方向TCP报文的载荷内容进行重写。对于命中报文，设备可以对TCP载荷中的部分内容进行替换或插入，在不影响连接建修改其中的TCP载荷，可以满足业务侧对报文内容的定制化需求，例如补充或改写部分会话信息，使上游设备或客户端能够正确解析和处理返回结果。对于基于TCP该动作适用于需要对TCP会话内容进行精细控制、但又不便修改客户用的场景，为业务升级和协议演进等场景提供灵活的现细节。例如，在请求报文中插入用于标识真实客户端IP地址的首部字段（如X-改写为外部可见地址，避免暴露内部域名结构，同时保证客户端感知到的访问URL用场景包括：在统一接入网关后，为不同环境或租户插入/test在多域名统一接入、跨地域访问或HTTP/HTTPS改造等场景中，也可通过仅调整从后端服务器中剥离，实现域名切换、协议升级及业务迁移过程的SSL客户端加密动作用于在负载均衡设备与后端服务器之间启用加密通信。当在客户端访问后端服务器时，将按照SSL客•引用Diameter-Session类话的协商参数和数据转发行为进行统一控制。例如，在会话建立阶段集CER/CEA协商相关参数和协商超时时间，在数据转发阶•引用TCP类型参数模板时，设备会根据模板对设备与服务器之间建立的连接进行统一的性能优化和行为控制。例如，调整窗口大小、空闲代答类动作用于在HTTP类型服务器证会话的连续性，又能减少每次调度时的算法计算开销，提升整体转发并据此生成一条会话保持表项。表项中记录用于识别该会话的关键特征（如源在会