Array Networks鏈路負載均衡解決方案

1、Array Networks鏈路負載均衡解決方案一、 問題的提出通常用戶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如下：這樣的結(jié)構(gòu)存在以下問題11 單點故障在系統(tǒng)原有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，采用單條鏈路接入，一個或多個DNS服務器，這些服務器對于同一個域名均解析為同一個地址。在該種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之中，無論主機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的規(guī)劃有多么完美, 完全的排除了應用瓶頸和單點故障, 都還存在一個非常明顯的單點故障, 就是網(wǎng)絡(luò)接入部分的方案不夠完整, 一旦網(wǎng)絡(luò)接入部分出現(xiàn)中斷就直接意味著所有應用中斷。為了保證Internet接入的穩(wěn)定性對于一個公司來說是非常重要的。現(xiàn)在絕大多數(shù)的公司采用一條Internet接入，也就是說使用一個ISP的鏈路。顯然，

2、一個ISP無法保證它提供的Internet鏈路的持續(xù)可用性，從而可能導致公司W(wǎng)AN接入的中斷，而一個公司的Internet接入的中斷則意味著高額的損失。12 運營商之間互訪隨著國內(nèi)最大的Internet接入提供商Chinanet被拆分為北方China Netcom 和南方China Telecom之后，兩方資源的互訪受到了很大程度的影響。其出現(xiàn)的根本原因為南北網(wǎng)絡(luò)的互通互聯(lián)接點擁塞，造成用戶丟包、延遲較大，從而導致訪問緩慢，甚至對于一些應用根本無法訪問。13 雙鏈路解決方案的產(chǎn)生以及其衍生的問題一個企業(yè)可以采用多鏈路的多鏈路解決方案來避免Internet接入中斷所造成的損失。多鏈路通常指同時使

3、用不同ISP提供的多條Internet接入鏈路。由于多鏈路解決方案能夠提供更好的可用性和性能，它正在被越來越多的企業(yè)所采用?？捎眯缘奶岣邅碜杂诙鄺l鏈路的使用，而性能提高則是因為同時使用多條鏈路增加了帶寬。多鏈路方案能夠提高企業(yè)業(yè)務的可用性和性能，但這種方案也面臨著特殊的問題和挑戰(zhàn)為保證Internet接入的穩(wěn)定性和處于可用性，現(xiàn)在很多數(shù)機構(gòu)采用接入多個不同的ISP供應商提供的鏈路，但存在如下問題：每個ISP分配給不同的IP地址斷，而內(nèi)網(wǎng)使用同一個子網(wǎng)地址，帶來IP地址管理問題，并且鏈路沒有更好的進行負載分擔。有的用戶和廠商采用了BGP協(xié)議的解決方案，但需要管理員熟練掌握BGP專業(yè)技術(shù)，需要完成

4、如路由表更新等重復、耗時的工作，同時多個鏈路的流量控制不能很好的解決。多鏈路網(wǎng)絡(luò)解決方案僅僅是“共享”式，而不是真正的負載均衡；由于各個運營商之間存在互聯(lián)互通的問題，沒有實現(xiàn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)就近性的路徑判斷；對流入的流量沒有很好的解決根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的就近性來導向用戶的訪問請求。使外部的用戶訪問能最快的進入機構(gòu)的對外服務；對流出的流量沒有解決根據(jù)最快到達要目標資源的訪問策略；對于鏈路的健康狀況也不能實時監(jiān)測，也解決不了鏈路容災，也就是當某一條鏈路出現(xiàn)故障后，將其流量導向另外鏈路的策略。二、 Array 提供最佳的解決方案2.1 方案簡介TMX-LLB的鏈路負載均衡解決方案具有以下功能和優(yōu)點：l 智能管理不同I

5、SP提供的IP地址網(wǎng)段。l 保證優(yōu)化所有的ISP鏈路，即通過智能負載均衡所有通過可用鏈路的流量。l 使用Array的SmartNAT和SmartDNS來選擇用于流入流出流量的最佳ISP，保證了每個用戶都可以最快速的訪問分部的服務器，而不必受到南北電信、網(wǎng)通互聯(lián)互通問題的影響。l 可以通過策略路由強制流量通過某個ISP的鏈路，以解決用戶辦公上網(wǎng)訪問南北電信、網(wǎng)通不同站點的速度問題。l 在某條鏈路失效時，所有流量仍可以經(jīng)過另一條鏈路正常進出。以保證系統(tǒng)的提供服務的不間斷性。2.1.1 流出（Outbound）流量處理TMX-LLB主要采用以下方式來處理流出流量。SmartNAT對于流出流量的智能地

6、址管理，TMX-LLB使用了稱為SmartNAT的算法。當選定某一個ISP傳送流出流量時，TMX-LLB將選擇該ISP提供的地址。在圖中，如果TMX-LLB選擇電信作為流出流量的路徑，則它將內(nèi)部的主機地址翻譯為電信的地址，并作為流出數(shù)據(jù)包的源地址。同樣，如果TMX-LLB選擇網(wǎng)通通作為流出流量的路徑，則它將把內(nèi)部的主機地址翻譯為網(wǎng)通的地址，并作為流出數(shù)據(jù)包的源地址。采用SmartNAT時，TMX-LLB支持的負載均衡算法包括：Round RobinTMX-LLB按照順序的選擇多個出口鏈路作為每個數(shù)據(jù)流的流出路徑。Weighting Round RobingTMX-LLB為每個出口鏈路設(shè)定一個加

7、權(quán)值，并根據(jù)加權(quán)值順序的選擇多個出口鏈路作為每個數(shù)據(jù)流的流出路徑，權(quán)值大的鏈路被選擇的次數(shù)多。通過此算法，學校可以在多條帶寬不同的鏈路間合理分配流量，帶寬高的鏈路權(quán)值大，因此承載的流量就高。Shortest Response Time為了優(yōu)化流出的流量，TMX-LLB還為流出的流量實施最快響應時間運算。如果內(nèi)部主機要訪問某一Internet站點，可能通過一個ISP的路徑比通過其他ISP的路徑有效。因此，TMX-LLB可以提供最短響應時間算法，為流出到某一個站點的流量選擇最佳的ISP路徑，保證所需內(nèi)容最快到達目的地，提高服務的品質(zhì)。Destination IP-Based Routing根據(jù)雙鏈

8、路網(wǎng)絡(luò)的特點，TMX-LLB還提供基于每個數(shù)據(jù)流的目標IP地址的路由選擇算法。TMX-LLB會檢查每個流的目標IP地址是否屬于預先設(shè)定的一個地址范圍，若是，則選擇某一條特定鏈路作為該數(shù)據(jù)流的流出路徑。通過此算法，用戶可以設(shè)定目標IP地址屬于網(wǎng)通范圍的，通過網(wǎng)通的鏈路流出，屬于電信地址范圍的流量則通過電信的鏈路流出?？偨Y(jié)：建議流出流量使用Destination IP-Based Routing規(guī)則與Shortest Response Time規(guī)則相結(jié)合的方法，當用戶上網(wǎng)訪問目標IP地址屬于網(wǎng)通范圍的，通過網(wǎng)通的鏈路流出，屬于電信地址范圍的流量則通過電信的鏈路流出。對于其他不不屬于網(wǎng)通與電信地址范

9、圍的站點，用戶訪問根據(jù)最快響應時間的算法，TMX-LLB會判斷從2個鏈路到目標站點的響應時間哪個更短，將用戶流量導向響應時間較小的鏈路上，也就是用戶通過速度最快的鏈路進行訪問。2.1.2 流入（Inbound）流量處理TMX-LLB不僅需要管理流出的流量，還必須管理來自Internet的訪問，即流入（InBound）流量。假設(shè)圖四中的Server是Web服務器，Internet主機名為，地址為私有IP：00/24。SmartDNSTMX-LLB上集成的SmartDNS功能能夠完成流入流量的負載均衡。圖：流入流量的負載均衡如圖所示，在DNS服務器上注冊兩筆NS記錄，指向TM

10、X-LLB： 0 0而在TMX-LLB上設(shè)置靜態(tài)的地址翻譯：00 000 0當有Internet用戶訪問時，DNS服務器回應給用戶由TMX-LLB來完成最終地址解析。TMX-LLB根據(jù)具體設(shè)置來選定適當?shù)腎SP線路，如果選擇ISP1，則將地址解析為0。同樣，如果選擇ISP2，則將地址解析為0。從而完成流入流量的負載均衡。采用SmartDNS時，TMX-LLB支持的負載均衡算法包括：· Round RobinTMX-LLB順

11、序的將多個ISP的IP地址作為每次用戶解析請求的返回值。· Weighting Round RobingTMX-LLB為每個ISP的IP地址設(shè)定一個加權(quán)值，并根據(jù)加權(quán)值順序的選擇多個ISP的IP地址作為每次用戶解析請求的返回值，權(quán)值大的ISP的IP地址被選擇的次數(shù)多。通過此算法，用戶可以在多條帶寬不同的鏈路間合理分配流量，帶寬高的鏈路權(quán)值大，因此承載的流量就高。· Source IP-Based RoutingTMX-LLB還提供基于每個數(shù)據(jù)流的源IP地址的路由選擇算法。TMX-LLB會檢查每個用戶解析請求的源IP地址是否屬于預先設(shè)定的一個地址范圍，若是，則選擇某一個ISP

12、的IP地址作為該次用戶解析請求的返回值。通過此算法，用戶可以設(shè)定源IP地址屬于網(wǎng)通范圍的，通過網(wǎng)通的鏈路流入，屬于電信地址范圍的通過電信的鏈路流入?？偨Y(jié)：建議流入流量使用Source IP-Based Routing規(guī)則，當用戶請求的Local DNS地址屬于網(wǎng)通地址范圍的，通過網(wǎng)通的鏈路流入站點，屬于電信地址范圍的流量則通過電信的鏈路流入。對于其他不不屬于網(wǎng)通與電信地址范圍的站點，用戶訪問可以將默認的算法定向到某一個性能較好的ISP鏈路上，也可以根據(jù)Weighting Round Robing的算法，為每個ISP的IP地址設(shè)定一個加權(quán)值，并根據(jù)加權(quán)值順序的選擇多個ISP的IP地址作為每次用戶

13、解析請求的返回值，權(quán)值大的ISP的IP地址被選擇的次數(shù)多。通過此算法，用戶可以在多條帶寬不同的鏈路間合理分配流量，帶寬高的鏈路權(quán)值大，因此承載的流量就高。三、 解決方案功能特點介紹3.1 高可用性TMX-LLB可檢測到整個鏈路中出現(xiàn)的錯誤，從而能夠提供可靠的端到端 WAN 連接。它可以監(jiān)視每個連接的運行狀態(tài)和可用性，實時檢測鏈路或 ISP 的損耗情況。一旦出現(xiàn)故障，流量將被動態(tài)地傳遞給其它可用鏈路，從而確保用戶及外部客戶繼續(xù)保持連接。3.2 全面的鏈路監(jiān)控能力 如何有效地確定鏈路，服務器、應用、內(nèi)容的狀態(tài)，是提高系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。TMX利用其獨到的、高效的“健康檢測”手段，識別鏈路，服務器、應

14、用、內(nèi)容的狀態(tài)。它們包括:Ø ICMP檢查：利用ICMP可檢查服務器的網(wǎng)絡(luò)工作是否正常。Ø TCP檢查：Array TMX可與服務器之間，利用服務器的服務端口建立TCP連接，檢查服務器的服務是否正常。Ø HTTP檢查：Array TMX采用HTTP的檢查，來驗證服務器提供的服務是否正常。Ø UDP檢查：Array TMX針對DNS服務進行檢查，可及時判斷DNS服務是否正常。Ø Script檢查：定制一些特殊應用的檢查腳本來檢查應用的健康狀態(tài)。Ø Keyword檢查：Array TMX針對應用對該服務檢查作出響應并返回對應的數(shù)據(jù)進行檢查

15、。通過這幾種機制，確保服務器為用戶提供正確可靠的服務。3.3 全路經(jīng)健康檢查訪問Internet的可靠性不僅僅是由ISP路由器提供的鏈路狀況決定的，而是由整個數(shù)據(jù)流經(jīng)的路徑?jīng)Q定。例如用戶可以設(shè)置透過某ISP的路由器同時去檢查sina等各類企業(yè)的web網(wǎng)站。只有當所有這些網(wǎng)站都無法檢測通過時，TMX-LLB才會認為該鏈路已經(jīng)DOWN掉，然后TMX-LLB可以重新為流量選擇路徑，傳遞到其它可用鏈路，從而繼續(xù)保持客戶連接，避免出現(xiàn)停機影響。3.4 策略路由TMX-LLB可以設(shè)置基于用戶數(shù)據(jù)包源IP/Port、目標IP/Port的策略路由，通過該功能可以幫助學習人為的對特殊的流入流出流量進行規(guī)劃，比如

16、某個應用系統(tǒng)需要比較高的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，而多條Internet鏈路的帶寬存在不均衡性，管理員可以選擇一條帶寬更高的鏈路承載這個應用的數(shù)據(jù)流量。3.5 鏈路優(yōu)化功能與提高應用性能功能3.5.1 Http 壓縮功能窄帶訪問應用的訪問速度和服務質(zhì)量的保證一直是網(wǎng)站推廣和擴大用戶訪問所急待解決的問題。通過TMX系列產(chǎn)品中HTTP壓縮功能的應用，能夠提高網(wǎng)站訪問的通信質(zhì)量，在向窄帶寬用戶提供很高的通信質(zhì)量的同時，還能夠極大的節(jié)約網(wǎng)站互聯(lián)網(wǎng)接入帶寬消耗。Array HTTP壓縮過程：采用Array HTTP壓縮的優(yōu)勢：Ø 節(jié)省帶寬；Ø 縮短用戶下載內(nèi)容的時間；在Web Server上不需

17、要壓縮功能，減輕了Web Server的負擔。3.5.2 Cache 功能基于內(nèi)存的反響代理Cache功能。通過Cache功能的應用，TMX系列產(chǎn)品能夠在內(nèi)存中以數(shù)據(jù)包的形式Cache住網(wǎng)站頁面中所有可以被Cache住的內(nèi)容。當用戶訪問請求發(fā)送到TMX時，如果Cache中的內(nèi)容能夠匹配用戶的訪問請求則直接由TMX來響應用戶的訪問，從而避免了對后臺服務器的負載壓力，在減小了后臺服務器負載的同時，提高了對用戶的響應速度和整體網(wǎng)站的處理能力。 3.5.3 Connection Multiplexing（連接復用）技術(shù)主要作用是為了改善現(xiàn)有系統(tǒng)的總體性能，其技術(shù)原理是自動實現(xiàn)HTTP 1.0到HTTP

18、 1.1的轉(zhuǎn)換；TCP/IP協(xié)議棧在處理長連接時具有更好的性能；將Web流量的多個短連接合并為一個長連接。Array Connection Multiplexing（連接復用）技術(shù)的實現(xiàn)過程：3.5.4 Connection Pooling（連接池）技術(shù)Array采用Connection Pooling（連接池）技術(shù)，其優(yōu)點在于：（1）加快了與后臺服務器之間的TCP/UDP連接處理速度Ø Array TM預先與后臺服務器之間建立多個連接，并保持住它們(每個服務器最多預先建立20個連接)；Ø 如果有客戶端的請求，根據(jù)負載分擔算法被分配到某個后臺服務器上，Array TM從預先

19、建立的該服務器的連接池中選擇一個連接，在此連接上發(fā)送客戶端的請求，一個連接可以被用來傳送多個請求(每個連接最多可以同時處理90個請求)；Ø 顯著的減少了后臺服務器需要處理的用戶端連接數(shù)(減少量可能達90%)（2）改善了服務器的性能.Ø 服務器不需要花費更多的時間處理TCP/UDP連接建立和拆除的工作Ø 服務器不需要耗費更多的資源保持多個客戶端連接3.5.5 Array SpeedStack技術(shù)Array Networks正是基于SpeedStack核心技術(shù)來構(gòu)建其產(chǎn)品的。Array的SpeedStack技術(shù)由三部分組成：一個TCP/IP棧、HTTP分析器和一個代理

20、引擎。這種獨特的架構(gòu)讓Array及第三方的開發(fā)人員可以在數(shù)據(jù)流的多個環(huán)節(jié)來實現(xiàn)垂直應用程序與SpeedStack的關(guān)聯(lián)。SpeedStack技術(shù)可以讓你在保持高性能的基礎(chǔ)上關(guān)聯(lián)更多的垂直功能四層或七層的SLB、反向代理緩存、全局服務器負載均衡、SSL加速、壓縮，等等，而這一切都得益于消除了不必要的重復工作。在Array Networks解決方案中，TCP/IP棧在數(shù)據(jù)包進入系統(tǒng)時首先對其進行處理。TCP/IP棧通過高效的包處理來實現(xiàn)高性能，在處理流程的初期及時檢測出有害或已損壞的數(shù)據(jù)包并將它們丟棄。TCP/IP棧的工作完成后，數(shù)據(jù)包就被交給了HTTP分析器，它以獨特的方式對HTTP包頭進行分解

21、，使其它組件不必再重復相同的工作。分析引擎本身已經(jīng)進行了優(yōu)化，能夠完成精確的HTTP處理，性能出色。3.6 安全防護功能Array的解決方案具備內(nèi)在的安全特性，這些特性是專門為避免遭受攻擊和為服務器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供保護而特別設(shè)計的。Array WebWall防火墻能有效地保護服務器和應用的安全。采用Full Proxy技術(shù)的SLB，使來自客戶端的任何請求都不能直接到達服務器，有效保護后臺服務器。強大的連接性能（每秒支持1,000,000并發(fā)連接）及基于HTTP的過濾機制，可有效抵御DOS、SYNC Flood等惡意攻擊。GSLB提供的靈活配置，使整個系統(tǒng)具有災難恢復功能。Array TMX內(nèi)建基

22、于狀態(tài)檢測的的防火墻Webwall，最高可配置1000條策略。對比其他基于ACL的防火墻產(chǎn)品，Array TMX的Webwall具有獨特的加速算法，使得ACL條目的增加不會影響整個系統(tǒng)的性能?；贏rray TMX強大的處理性能（每秒可支持1,000,000并發(fā)連接），Webwall可抵御DOS、SYNC Flood、Buffer Overflow Attacks、Parser Evasion Attacks、Directory Traversal Attacks等惡意攻擊。Array TMX是基于Full Proxy設(shè)計的產(chǎn)品，來自Client端的任何連接請求都不會直接發(fā)到后臺服務器，從而保

23、證了整個系統(tǒng)的高安全性。37 Cluster技術(shù)提供容錯性，高可靠性和高吞吐量。傳統(tǒng)的四層設(shè)備，僅支持二臺設(shè)備工作在HA方式下，支持Active/Active、Active/Standby工作方式，從而L4設(shè)備可靠性，可擴展性，網(wǎng)絡(luò)吞吐量都受到限制。但L4層的設(shè)備是一關(guān)健設(shè)備，許多L4 層廠家都沒有很好解決這些問題。Array在給服務器提供高容錯性，高可靠性的前提是，Array設(shè)備本身的容錯性和高可靠性。Array支持Cluster的工作模式，提供11 和N1 的冗余配置模式，能工作在Active/Standby或Active/Active方式。Array容錯性，高可靠性，高吞吐量同時給服務器

24、的提供更強大的容錯性。Clustering 容量：Array TM支持多達 32 臺設(shè)備的Cluster，提供N1的冗余。Array TMX 配置管理多數(shù)負載均衡產(chǎn)品的命令配置界面是基于UNIX的，而并非所有網(wǎng)路工程師都熟悉使用UNIX命令。當用戶登錄到控制臺，既進入了一個UNIX的Shell，除非通讀產(chǎn)品手冊，并熟悉命令，用戶無法進行下一步配置操作。Array產(chǎn)品通過安全連接方式SSH進行遠程連接，通過與Cisco產(chǎn)品命令類似的命令進行配置，使網(wǎng)絡(luò)工程師非常容易上手和掌握。同時，Array產(chǎn)品內(nèi)嵌WebUI，通過瀏覽器以加密方式登錄，管理員可以非常直觀和方便的配置和實現(xiàn)所有的功能。3.9 可擴展性3.9.1 服務器負載均衡與廣域網(wǎng)負載均衡對于本地服務器組流量管理，Array TMX提供SLB功能，用戶可以任意增加服務器數(shù)量，通過簡單的配置即可添加相應服務。對于網(wǎng)站系統(tǒng)建設(shè)，Array TMX提供了配置靈活，性能強大的GSLB，使用戶可以隨時建立新的CDN節(jié)點。3.9.2 擴展的SSL加速適用于電子商務 SSL（安全套接層協(xié)議）已經(jīng)成為發(fā)送安全互聯(lián)網(wǎng)通信的標準協(xié)議。SSL的廣泛采用和總體網(wǎng)絡(luò)負載減緩了服務器的執(zhí)行速度，需要SSL交易加速。 Array內(nèi)置SSL加速功能使問題迎刃而解。Array產(chǎn)品