链路负载均衡解决方案

链路负载均衡解决方案链路负载均衡解决方案链路负载均衡解决方案链路负载均衡解决方案编制仅供参考审核批准生效日期地址：电话：传真:邮编:ArrayNetworks链路负载均衡解决方案－ArrayAPV系列、AppVelocity应用于企业网络优化

目录1.多链路接入背景介绍 3单链路接入单点故障 3运营商之间互访 4双链路解决方案的产生以及其衍生的问题 42.Array提供最佳的解决方案 6方案介绍 6流出（Outbound）流量处理 7其它重要功能设置: 8流入（Inbound）流量处理 93.解决方案功能特点介绍 10. 全面的链路监控能力 10. 全路经健康检查 11. 策略路由 11. APV-LLB的链路负载均衡解决方案具有以下功能和优点： 11. 链路优化功能与其他应用性能提高功能 11 Http压缩功能 11 Cache功能 12 ConnectionMultiplexing（连接复用）技术 12 ConnectionPooling（连接池）技术 12 ArraySpeedStack™技术 13. 安全防护功能 13. Cluster技术 13. ArrayAPV配置管理 14. 可扩展性 14 服务器负载均衡与广域网负载均衡 14 扩展的SSL加速适用于电子商务 144.链路负载均衡对企业的价值 14

多链路接入背景介绍随着Internet应用的不断发展，只有一个链路连接公共网络将导致单点失败和网络极其脆弱，目前日益增多的企业为了保证公司各个部门之间、供应商和客户之间可靠的Internet访问，都逐步采用多个接入链路（多宿主）接入Internet。保证Internet接入的稳定性对于一个公司来说是非常重要的。现在绝大多数的公司采用一条Internet接入，也就是说使用一个ISP的链路。显然，一个ISP无法保证它提供的Internet链路的持续可用性，从而可能导致公司WAN接入的中断，而一个公司的Internet接入的中断则意味着高额的损失。通常单链路用户系统结构设计图如下：这样的结构存在以下问题：单链路接入单点故障在系统原有系统结构中，采用单条链路接入，一个或多个DNS服务器，这些服务器对于同一个域名均解析为同一个地址。在该种网络结构之中，无论主机系统、网络系统的规划有多么完美,完全的排除了应用瓶颈和单点故障,都还存在一个非常明显的单点故障,就是网络接入部分的方案不够完整,一旦网络接入部分出现中断就直接意味着所有应用中断。为了保证Internet接入的稳定性对于一个公司来说是非常重要的。现在绝大多数的公司采用一条Internet接入，也就是说使用一个ISP的链路。显然，一个ISP无法保证它提供的Internet链路的持续可用性，从而可能导致公司WAN接入的中断，而一个公司的Internet接入的中断则意味着高额的损失。运营商之间互访随着国内最大的Internet接入提供商Chinanet被拆分为北方ChinaNetcom和南方ChinaTelecom之后，两方资源的互访受到了很大程度的影响。其出现的根本原因为南北网络的互通互联接点拥塞，造成用户丢包、延迟较大，从而导致访问缓慢，甚至对于一些应用根本无法访问。双链路解决方案的产生以及其衍生的问题一个企业可以采用多链路的多链路解决方案来避免Internet接入中断所造成的损失。多链路通常指同时使用不同ISP提供的多条Internet接入链路。由于多链路解决方案能够提供更好的可用性和性能，它正在被越来越多的企业所采用。可用性的提高来自于多条链路的使用，而性能提高则是因为同时使用多条链路增加了带宽。多链路方案能够提高企业业务的可用性和性能，但这种方案也面临着特殊的问题和挑战（1）首先就是IP地址管理的问题，在图一所示的网络中，可能会采用两种IP地址管理方式：部网络使用同一个子网地址。采用这种方式需要两个ISP之间相互配合协作，来在Internet网络上发布到达该网段的正确路由信息。每个ISP分配给内部网络不同的地址段。这种方式下，内部网络要同时使用两个地址段的IP地址。以上的两种方式都会面临一定的挑战。对第一种方式来说，两个ISP之间必须相互配合协作，来在Internet网络上发布到达该网段的正确路由信息，并且还要保证两条链路的双向同时使用。尤其对于流入流量来说，如果不能保证链路的同时使用，多宿主解决方案的部分优点就无法实现。对于第二种方式（目前使用较多的解决方式），在这种方式下，内部网络同时使用两个ISP提供的地址，一部分内部用户（A组）使用ISP1提供的地址，另一部分内部用户（B组）使用ISP2提供的地址。问题在于流出的流量处理，当ISP1的链路中断时，A组的用户将无法接入Internet。更进一步，如果指使用B组的地址，则ISP2的链路无法用于流入的流量，因为Internet上只有ISP1是流入该网络的唯一路径。（2）流量分配的问题。通常租用教育网的链路需要按流入流出流量收费，而其他很多运营商的链路则采用包月的方式收费。因此如果过多的流量从教育网的链路经过，必然增加企业的整体成本，但若将所有流量都放在另一条链路上，一方面可能造成访问速度变慢，另一方面教育网的链路也不能得到有效的利用。理想的方式是，进出的流量如果跟教育网有关，则流量走教育网链路，如果进出流量跟教育网无关，则走另一条链路。除去以上的问题，多宿主网络的一些优势还没有完全实现，例如：现在的一些多宿主网络解决方案仅仅是“共享”式，而不是真正的负载均衡。没有就近性的路径判断。对流入的流量没有很好的解决方案。使外部的用户访问能最快的进入机构的对外服务；对流出的流量没有解决根据最快到达要目标资源的访问策略；对于链路的健康状况也不能实时监测，也解决不了链路容灾，也就是当某一条链路出现故障后，将其流量导向另外链路的策略。目前，面对以上的问题，有的用户和厂商采用了BGP协议的解决方案。这种解决方案使用BGP作为路由器之间进行可用性和可达性通信的机制。管理员的某些职责就是对流入到路由中的流量进行监视，然后重新分配负载以保护路由器，使它们不会超负荷工作，同时为用户提供最快速的服务。从IT管理方面来看，管理员的许多任务必须在网络上执行，有些任务比较复杂，而其它一些任务则非常耗时。一项相当乏味、但需要熟练掌握BGP知识的工作便是按照当前和过去的链路负载状况人工对流量进行重新分配。即使这样，当出现问题时管理员也不可能随时作出响应并准确解决出现的问题。此外，就流量负载均衡而言，BGP还是有一些局限性。BGP作为一项路由协议，它通常会将多个路径中的一个路径定义为Internet的最佳路径，将所有的流量都通过此路径发送。对于流入的流量，路由器会将其发布到链路另一端的网关路由器。于是流量分配将不受路由器的控制，它完全依靠外部BGP发布，流量很可能会从某个单链路中返回。目前对此的人工解决方案是将内部网络分成子网，分别将子网发布到BGP邻居。这是一项人工操作，需要熟练掌握BGP专业技术，受到链路中有关网络阻塞和网络性能方面知识的限制，并且当网络状态不稳定时，它不能动态调整配置。因此我们面临的挑战将是完成确定的人工任务，如更新BGP路由表，这是一项重复性的工作并且非常耗时，我们需要自动处理这项任务来降低管理的开销。这样做可以让管理员将精力放在更加重要的问题上面，并且使他能够有效地利用自己的时间。Array提供最佳的解决方案ArrayNetworks提出了基于APV-LLB的解决方案：在内部交换机和连接ISP的路由器之间，跨接一台APV智能交换机，所有的地址处理和Internet链路优化全部由它来完成。对流出流量，可以进行智能地址管理，APV使用了称为SmartNAT的算法：当选定某一个ISP传送流出流量时，APV将选择该ISP提供的地址；为了优化流出的流量，APV还为流出的流量实施最快响应时间运算，内部主机要访问某外部服务时，可选择更有效的ISP路径。对流入流量，APV-LLB集成的SmartDNS功能能够完成流入流量的负载均衡；使用与流出流量相同的最短响应时间判断机制，选择最佳的流入流量传输路径，进行最终的解析地址。方案介绍图中多宿主网络通过ISP1和ISP2接入Internet。每个ISP都分配给该网络一个IP地址网段，假设:ISP1分配的地址段为/24ISP2分配的地址段为/24同样，Internet知道通过ISP1访问/24，通过ISP2访问/24。网络中的主机和服务器都属于私有网段/24。ArrayNetworks的解决方案就是在内部交换机和连接ISP的路由器之间，跨接一台APV-LLB智能交换机，所有的地址处理和Internet链路优化全部由APVC-LLB智能交换机来完成。如图所示，APV-LLB智能交换机的外侧端口1上绑定IP地址/24，外侧端口2上绑定IP地址/24，内侧端口上绑定IP地址/24。解决方案实现方式如下。流出（Outbound）流量处理APV主要采用以下方式来处理流出流量。SmartNAT对于流出流量的智能地址管理，APV-LLB使用了称为SmartNAT的算法。当选定一个路由器（某一个ISP）传送流出流量时，APV-LLB将选择该ISP提供的地址。在图二中，如果APV-LLB选择ISP1作为流出流量的路径，则它将把内部的主机地址翻译为/24，并作为流出数据包的源地址。同样，如果APV-LLB选择ISP2作为流出流量的路径，则它将把内部的主机地址翻译为/24，并作为流出数据包的源地址。采用SmartNAT时，APV-LLB支持的负载均衡算法包括：RoundRobinAPV-LLB按照顺序的选择多个出口链路作为每个数据流的流出路径。WeightingRoundRobingAPV-LLB为每个出口链路设定一个加权值，并根据加权值顺序的选择多个出口链路作为每个数据流的流出路径，权值大的链路被选择的次数多。通过此算法，企业可以在多条带宽不同的链路间合理分配流量，带宽高的链路权值大，因此承载的流量就高。ShortestResponseTime为了优化流出的流量，APV-LLB还为流出的流量实施最快响应时间运算。如果内部主机要访问某一Internet站点，可能通过一个ISP的路径比通过其他ISP的路径有效。因此，APV-LLB可以提供最短响应时间算法，为流出到某一个站点的流量选择最佳的ISP路径，保证所需内容最快到达目的地，提高服务的品质。DestinationIP-BasedRouting根据双链路网络的特点，APV-LLB还提供基于每个数据流的目标IP地址的路由选择算法。APV-LLB会检查每个流的目标IP地址是否属于预先设定的一个地址范围，若是，则选择某一条特定链路作为该数据流的流出路径。通过此算法，用户可以设定目标IP地址属于网通范围的，通过网通的链路流出，属于电信地址范围的流量则通过电信的链路流出。其它重要功能设置:链路健康检查APVC-LLB在多宿主网络中的一个主要作用是检测ISP链路的可用性，即健康状况。因此，APVC-LLB提供了链路健康检查的功能，从而保证多条数据链路的正常，提高服务质量。路径健康检查公司访问Internet的可靠性不仅仅是由ISP路由器提供的链路状况决定的，而是由整个数据流经的路径决定。因此，APVC-LLB提供了路径健康检查的功能，从而保证整条数据路径的正常，提高服务质量。策略路由APVC-LLB可以设置基于用户数据包源IP/Port、目标IP/Port的策略路由，通过该功能可以帮助学习人为的对特殊的流入流出流量进行规划，比如某个院系的应用系统需要比较高的数据传输带宽，而企业的多条Internet链路的带宽存在不均衡性，管理员可以选择一条带宽更高的链路承载这个院系的数据流量。总结：建议流出流量使用DestinationIP-BasedRouting规则与ShortestResponseTime规则相结合的方法，当用户上网访问目标IP地址属于网通范围的，通过网通的链路流出，属于电信地址范围的流量则通过电信的链路流出。对于其他不不属于网通与电信地址范围的站点，用户访问根据最快响应时间的算法，APV-LLB会判断从2个链路到目标站点的响应时间哪个更短，将用户流量导向响应时间较小的链路上，也就是用户通过速度最快的链路进行访问。流入（Inbound）流量处理APV-LLB不仅需要管理流出的流量，还必须管理来自Internet的访问，即流入（InBound）流量。假设图四中的Server是Web服务器，Internet主机名为，地址为私有IP：/24。SmartDNSAPV-LLB上集成的SmartDNS功能能够完成流入流量的负载均衡。图：流入流量的负载均衡如图所示，在DNS服务器上注册两笔NS记录，指向APV-LLB： 而在APV-LLB上设置静态的地址翻译： 当有Internet用户访问时，DNS服务器回应给用户由APV-LLB来完成最终地址解析。APV-LLB根据具体设置来选定适当的ISP线路，如果选择ISP1，则将地址解析为。同样，如果选择ISP2，则将地址解析为。从而完成流入流量的负载均衡。采用SmartDNS时，APV-LLB支持的负载均衡算法包括：RoundRobinAPV-LLB顺序的将多个ISP的IP地址作为每次用户解析请求的返回值。WeightingRoundRobingAPV-LLB为每个ISP的IP地址设定一个加权值，并根据加权值顺序的选择多个ISP的IP地址作为每次用户解析请求的返回值，权值大的ISP的IP地址被选择的次数多。通过此算法，用户可以在多条带宽不同的链路间合理分配流量，带宽高的链路权值大，因此承载的流量就高。SourceIP-BasedRoutingAPV-LLB还提供基于每个数据流的源IP地址的路由选择算法。APV-LLB会检查每个用户解析请求的源IP地址是否属于预先设定的一个地址范围，若是，则选择某一个ISP的IP地址作为该次用户解析请求的返回值。通过此算法，用户可以设定源IP地址属于网通范围的，通过网通的链路流入，属于电信地址范围的通过电信的链路流入。总结：建议流入流量使用SourceIP-BasedRouting规则，当用户请求的LocalDNS地址属于网通地址范围的，通过网通的链路流入站点，属于电信地址范围的流量则通过电信的链路流入。对于其他不不属于网通与电信地址范围的站点，用户访问可以将默认的算法定向到某一个性能较好的ISP链路上，也可以根据WeightingRoundRobing的算法，为每个ISP的IP地址设定一个加权值，并根据加权值顺序的选择多个ISP的IP地址作为每次用户解析请求的返回值，权值大的ISP的IP地址被选择的次数多。通过此算法，用户可以在多条带宽不同的链路间合理分配流量，带宽高的链路权值大，因此承载的流量就高。解决方案功能特点介绍APV-LLB可检测到整个链路中出现的错误，从而能够提供可靠的端到端WAN连接。它可以监视每个连接的运行状态和可用性，实时检测链路或ISP的损耗情况。一旦出现故障，流量将被动态地传递给其它可用链路，从而确保用户及外部客户继续保持连接。全面的链路监控能力如何有效地确定链路，服务器、应用、内容的状态，是提高系统可靠性的关键。APV利用其独到的、高效的“健康检测”手段，识别链路，服务器、应用、内容的状态。它们包括:ICMP检查：利用ICMP可检查服务器的网络工作是否正常。TCP检查：ArrayAPV可与服务器之间，利用服务器的服务端口建立TCP连接，检查服务器的服务是否正常。HTTP检查：ArrayAPV采用HTTP的检查，来验证服务器提供的服务是否正常。UDP检查：ArrayAPV针对DNS服务进行检查，可及时判断DNS服务是否正常。Script检查：定制一些特殊应用的检查脚本来检查应用的健康状态。Keyword检查：ArrayAPV针对应用对该服务检查作出响应并返回对应的数据进行检查。通过这几种机制，确保服务器为用户提供正确可靠的服务。全路经健康检查访问Internet的可靠性不仅仅是由ISP路由器提供的链路状况决定的，而是由整个数据流经的路径决定。例如用户可以设置透过某ISP的路由器同时去检查sina等各类企业的web网站。只有当所有这些网站都无法检测通过时，APV-LLB才会认为该链路已经DOWN掉，然后APV-LLB可以重新为流量选择路径，传递到其它可用链路，从而继续保持客户连接，避免出现停机影响。策略路由APV-LLB可以设置基于用户数据包源IP/Port、目标IP/Port的策略路由，通过该功能可以帮助学习人为的对特殊的流入流出流量进行规划，比如某个应用系统需要比较高的数据传输带宽，而多条Internet链路的带宽存在不均衡性，管理员可以选择一条带宽更高的链路承载这个应用的数据流量。APV-LLB的链路负载均衡解决方案具有以下功能和优点：智能管理不同ISP提供的IP地址网段。保证优化所有的ISP链路，即通过智能负载均衡所有通过可用链路的流量。使用Array的SmartNAT和SmartDNS来选择用于流入流出流量的最佳ISP，保证了每个用户都可以最快速的访问分部的服务器，而不必受到南北电信、网通互联互通问题的影响。可以通过策略路由强制流量通过某个ISP的链路，以解决用户办公上网访问南北电信、网通不同站点的速度问题。在某条链路失效时，所有流量仍可以经过另一条链路正常进出。以保证系统的提供服务的不间断性。链路优化功能与其他应用性能提高功能Http压缩功能窄带访问应用的访问速度和服务质量的保证一直是网站推广和扩大用户访问所急待解决的问题。通过APV系列产品中HTTP压缩功能的应用，能够提高网站访问的通信质量，在向窄带宽用户提供很高的通信质量的同时，还能够极大的节约网站互联网接入带宽消耗。采用ArrayHTTP压缩的优势：节省带宽；缩短用户下载内容的时间；在WebServer上不需要压缩功能，减轻了WebServer的负担。Cache功能基于内存的反响代理Cache功能。通过Cache功能的应用，APV系列产品能够在内存中以数据包的形式Cache住网站页面中所有可以被Cache住的内容。当用户访问请求发送到APV时，如果Cache中的内容能够匹配用户的访问请求则直接由APV来响应用户的访问，从而避免了对后台服务器的负载压力，在减小了后台服务器负载的同时，提高了对用户的响应速度和整体网站的处理能力。ConnectionMultiplexing（连接复用）技术主要作用是为了改善现有系统的总体性能，其技术原理是自动实现HTTP到HTTP的转换；TCP/IP协议栈在处理长连接时具有更好的性能；将Web流量的多个短连接合并为一个长连接。ArrayConnectionMultiplexing（连接复用）技术的实现过程：ConnectionPooling（连接池）技术Array采用ConnectionPooling（连接池）技术，其优点在于：（1）加快了与后台服务器之间的TCP/UDP连接处理速度ArrayAPV预先与后台服务器之间建立多个连接，并保持住它们(每个服务器最多预先建立20个连接)；如果有客户端的请求，根据负载分担算法被分配到某个后台服务器上，ArrayAPV从预先建立的该服务器的连接池中选择一个连接，在此连接上发送客户端的请求，一个连接可以被用来传送多个请求(每个连接最多可以同时处理90个请求)；显著的减少了后台服务器需要处理的用户端连接数(减少量可能达90%)（2）改善了服务器的性能.服务器不需要花费更多的时间处理TCP/UDP连接建立和拆除的工作服务器不需要耗费更多的资源保持多个客户端连接ArraySpeedStack™技术ArrayNetworks正是基于SpeedStack核心技术来构建其产品的。Array的SpeedStack技术由三部分组成：一个TCP/IP栈、HTTP分析器和一个代理引擎。这种独特的架构让Array及第三方的开发人员可以在数据流的多个环节来实现垂直应用程序与SpeedStack的关联。SpeedStack技术可以让你在保持高性能的基础上关联更多的垂直功能――四层或七层的SLB、反向代理缓存、全局服务器负载均衡、SSL加速、压缩，等等，而这一切都得益于消除了不必要的重复工作。在ArrayNetworks解决方案中，TCP/IP栈在数据包进入系统时首先对其进行处理。TCP/IP栈通过高效的包处理来实现高性能，在处理流程的初期及时检测出有害或已损坏的数据包并将它们丢弃。TCP/IP栈的工作完成后，数据包就被交给了HTTP分析器，它以独特的方式对HTTP包头进行分解，使其它组件不必再重复相同的工作。分析引擎本身已经进行了优化，能够完成精确的HTTP处理，性能出色。安全防护功能Array的解决方案具备内在的安全特性，这些特性是专门为避免遭受攻击和为服务器和网络设备提供保护而特别设计的。ArrayWebWall防火墙能有效地保护服务器和应用的安全。采用FullProxy技术的SLB，使来自客户端的任何请求都不能直接到达服务器，有效保护后台服务器。强大的连接性能（每秒支持1,000,000并发连接）及基于HTTP的过滤机制，可有效抵御DOS、SYNCFlood等恶意攻击。GSLB提供的灵活配置，使整个系统具有灾难恢复功能。ArrayAPV内建基于状态检测的的防火墙－Webwall，最高可配置1000条策略。对比其他基于ACL的防火墙产品，ArrayAPV的Webwall具有独特的加速算法，使得ACL条目的增加不会影响整个系统的性能。基于ArrayAPV强大的处理性能（每秒可支持1,000,000并发连接），Webwall可抵御DOS、SYNCFlood、BufferOverflowAttacks、ParserEvasionAttacks、DirectoryTraversalAttacks等恶意攻击。ArrayAPV是基于FullProxy设计的产品，来自Client端的任何连接请求都不会直接发到后台服务器，从而保证了整个系统的高安全性。Cluster技术提供容错性，高可靠性和高吞吐量。传统的四层设备，仅支持二台设备工作在HA方式下，支持Active/Active、Active/Standby工作方式，从而L4设备可靠性，可扩展性，网络吞吐量都受到限制。但L4层的设备是一关健设备，许多L4层厂家都没有很好解决这些问题。Array在给服务器提供高容错性，高可靠性的前提是，Array设备本身的容错性和高可靠性。Array支持Cluster的工作模式，提供1＋1和N＋1的冗余配置模式，能工作在Active/Standby或Active/Active方式。Array容错性，高可靠性，高吞吐量同时给服务器的提供更强大的容错性。Clustering容量：－ArrayAPV支持多达32台设备的Cluster，提供N＋1的冗余。ArrayAPV配置管理多数负载均衡产品的命令配置界面是基于UNIX的，而并非所有网路工程师都熟悉使用UNIX命令。当用户登录到控制台，既进入了一个UNIX的Shell，除非通读产品手册，并熟悉命令，用户无法进行下一步配置操作。Array产品通过安全连接方式SSH进行远程连接，通过与Cisco产品命令类似的命令进行配置，使网络工程师非常容易上手和掌握。同时，Array产品内