了解一哈负载均衡

我在面试ok的时候面试官问到了一个负载均衡的概念,说实话对于这些概念的东西当时都是一眼扫过,并没有真正理解过,现在好好说说吧!

什么是负载均衡呢?

将一个任务平均的分配到多个操作单元上进行执行。

负载均衡的用来干什么?

当单个网络应用访问量不断增长,单个处理单元无法满足负载要求时,网络应用流量将要达到瓶颈时,负载均衡才会起作用。

负载均横的含义?

有两层含义:

1.将单负载操作单元的任务分发到多个节点设备上处理,当多个节点任务处理完成,然后进行汇总,返回给用户,系统处理问题能力得到大大提高,这就是最常说的集群技术。

2.大量的并发访问和数据流量问题分担到多个节点设备上进行处理,减少用户等待响应的时间,这主要针对web服务器,FTP服务器,企业关键应用服务器等网络应用。通常负载均衡会根据网络七层划分,对于数据链路层,将多条物理链路当作一条逻辑链路使用,这是链路聚合技术。(主要体现在交换机上)现代负载均衡技术通常操作于网络的第四层或第七层,这是针对网络应用的负载均衡技术,它完全脱离于交换机、服务器而成为独立的技术设备。这也是将要讨论的对象。近几年来,四到七层网络负载均衡首先在电信、移动、银行、大型网站等单位进行了应用,因为其网络流量瓶颈的现象最突出。这也就是为何每通一次电话,就会经过负载均衡设备的原因。另外,在很多企业,随着企业关键网络应用业务的发展,负载均衡的应用需求也越来越大了。

负载均衡的功能?

内建DNS服务器,可维护多个网域(domain),每个网域又可以新增多笔纪(A/CNAME/MX),达到Inbound Load Sharing的功能。

■Server Load Balancing

AboCom服务器负载均衡提供了服务级(端口)负载均衡及备援机制。主要用于合理分配企业对外服务器的访问请求,使得各服务器之间相互进行负载和备援。

AboCom服务器负载与服务器群集差异:

一旦有服务器故障,群集技术只对服务器的硬件是否正常工作进行检查;AboCom服务器负载则对应用服务端口进行检查,一旦服务器的该应用服务端口异常则自动将访问请求转移到正常的服务器进行响应。

■VPN Trunk 负载均衡

支持同时在多条线路上建立VPN连接,并对其多条VPN线路进行负载。不仅提高了企业总部与分支机构的VPN访问速度,也解决了因某条ISP线路断线造成无法访问的问题。进行VPN负载均衡时VPN访问数据将同时在多条VPN线路上进传输。当一条VPN线路故障时,所有流量将自动切换到正常的VPN线路上进行传输。

QoS(带宽管理)

个人带宽管理:可实现每个人的网络带宽分配、管理,可以设置保证带宽用以保障个人应用不受整体环境影响。每日带宽配额:可以针对个人、群组或部门等分别设置带宽配额,这样可以合理利用带宽资源,杜绝资源的浪费,也杜绝员工干与工作无关的事,如看在线电影,下载大容量文件资料等等。

网络信息过滤:采用关键字进行内容过滤,可保护内网不受色情、暴力、反动、迷信等信息的入侵和干扰。

聊天软件、P2P软件控制:可针对QQ、MSN、YAHOO、SKYPE、GOOGLE TALK等聊天通讯软件进行管控和限制,还可限制或禁止如BT、电驴、迅雷等P2P软件的使用。

SSL VPN:提供最佳远程安全存取解决方案,企业仅需透过最熟悉的网络浏览器接口(Web Browser),即可轻松连接到企业内部网络;即使未携带企业管控的笔记型计算机,利用家用计算机、公用计算机、PDA等,甚至是通过无线局域网络,都不影响安全联机的建立。

其他功能:实时图形化统计分析:记录所有网络封包的进出流量信息,可用做网络使用监控及统计记录;提供事件警报 (Event Alert)及日志记录管理功能;

支持3A认证:Authentication、AuthorizationAccounting,即认证、授权、审计;

交换机联合防御:利用指定交换机进行联合防护,提升整个网络的安全系数和安全强度;

HA双机热备:支持双机备援,防止设备故障造成网络瘫痪,提升整个网络的可靠性;

远程唤醒(Wake on Lan):远程启动计算机。

负载均衡的分类?

软/硬件

软件负载均衡解决方案是指在一台或多台服务器相应的操作系统上安装一个或多个附加软件来实现负载均衡,如DNS Load Balance,CheckPoint Firewall-1 ConnectControl等,它的优点是基于特定环境,配置简单,使用灵活,成本低廉,可以满足一般的负载均衡需求。[2]

软件解决方案缺点也较多,因为每台服务器上安装额外的软件运行会消耗系统不定量的资源,越是功能强大的模块,消耗得越多,所以当连接请求特别大的时候,软件本身会成为服务器工作成败的一个关键;软件可扩展性并不是很好,受到操作系统的限制;由于操作系统本身的Bug,往往会引起安全问题。

硬件负载均衡解决方案是直接在服务器和外部网络间安装负载均衡设备,这种设备通常称之为负载均衡器,由于专门的设备完成专门的任务,独立于操作系统,整体性能得到大量提高,加上多样化的负载均衡策略,智能化的流量管理,可达到最佳的负载均衡需求。

负载均衡器有多种多样的形式,除了作为独立意义上的负载均衡器外,有些负载均衡器集成在交换设备中,置于服务器与Internet链接之间,有些则以两块网络适配器将这一功能集成到PC中,一块连接到Internet上,一块连接到后端服务器群的内部网络上。

一般而言,硬件负载均衡在功能、性能上优于软件方式,不过成本昂贵。

本地/全局

负载均衡从其应用的地理结构上分为本地负载均衡(Local Load Balance)和全局负载均衡(Global Load Balance,也叫地域负载均衡),本地负载均衡是指对本地的服务器群做负载均衡,全局负载均衡是指对分别放置在不同的地理位置、有不同网络结构的服务器群间作负载均衡。

本地负载均衡能有效地解决数据流量过大、网络负荷过重的问题,并且不需花费昂贵开支购置性能卓越的服务器,充分利用现有设备,避免服务器单点故障造成数据流量的损失。其有灵活多样的均衡策略把数据流量合理地分配给服务器群内的服务器共同负担。即使是再给现有服务器扩充升级,也只是简单地增加一个新的服务器到服务群中,而不需改变现有网络结构、停止现有的服务。

全局负载均衡主要用于在一个多区域拥有自己服务器的站点,为了使全球用户只以一个IP地址或域名就能访问到离自己最近的服务器,从而获得最快的访问速度,也可用于子公司分散站点分布广的大公司通过Intranet(企业内部互联网)来达到资源统一合理分配的目的。

全局负载均衡有以下的特点:

实现地理位置无关性,能够远距离为用户提供完全的透明服务。

除了能避免服务器、数据中心等的单点失效,也能避免由于ISP专线故障引起的单点失效。

解决网络拥塞问题,提高服务器响应速度,服务就近提供,达到更好的访问质量。

负载均衡的应用?

1.DNS负载均衡最早的负载均衡技术是通过DNS来实现的,在DNS中为多个地址配置同一个名字,因而查询这个名字的客户机将得到其中一个地址,从而使得不同的客户访问不同的服务器,达到负载均衡的目的。DNS负载均衡是一种简单而有效的方法,但是它不能区分服务器的差异,也不能反映服务器的当前运行状态。

2.代理服务器负载均衡 使用代理服务器,可以将请求转发给内部的服务器,使用这种加速模式显然可以提升静态网页的访问速度。然而,也可以考虑这样一种技术,使用代理服务器将请求均匀转发给多台服务器,从而达到负载均衡的目的。

3.地址转换网关负载均衡 支持负载均衡的地址转换网关,可以将一个外部IP地址映射为多个内部IP地址,对每次TCP连接请求动态使用其中一个内部地址,达到负载均衡的目的。

4.协议内部支持负载均衡除了这三种负载均衡方式之外,有的协议内部支持与负载均衡相关的功能,例如HTTP协议中的重定向能力等,HTTP运行于TCP连接的最高层。

5.NAT负载均衡NAT(Network Address Translation网络地址转换)简单地说就是将一个IP地址转换为另一个IP地址,一般用于未经注册的内部地址与合法的、已获注册的Internet IP地址间进行转换。适用于解决Internet IP地址紧张、不想让网络外部知道内部网络结构等的场合下。

6.反向代理负载均衡普通代理方式是代理内部网络用户访问internet上服务器的连接请求,客户端必须指定代理服务器,并将本来要直接发送到internet上服务器的连接请求发送给代理服务器处理。反向代理(Reverse Proxy)方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求,然后将请求转发给内部网络上的服务器,并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端,此时代理服务器对外就表现为一个服务器。反向代理负载均衡技术是把将来自internet上的连接请求以反向代理的方式动态地转发给内部网络上的多台服务器进行处理,从而达到负载均衡的目的。

7.混合型负载均衡在有些大型网络,由于多个服务器群内硬件设备、各自的规模、提供的服务等的差异,可以考虑给每个服务器群采用最合适的负载均衡方式,然后又在这多个服务器群间再一次负载均衡或群集起来以一个整体向外界提供服务(即把这多个服务器群当做一个新的服务器群),从而达到最佳的性能。将这种方式称之为混合型负载均衡。此种方式有时也用於单台均衡设备的性能不能满足大量连接请求的情况下。


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