[产品及应用下载][F5][应用方案]服务器负载均衡方案(LTM)

F5Networks,Inc.服务器负载均衡方案建议书周辛酉F5Networks,Inc.一、概述...................................................................................................................................31.为什么要进行负载均衡...................................................................................................32.什么是负载均衡...............................................................................................................3二、F5解决方案.....................................................................................................................61.解决方案结构提出...........................................................................................................62.方案说明...........................................................................................................................6a)部署说明...................................................................................................................6b)方案优势...................................................................................................................7i.避免“不平衡”现象.......................................................................................7ii.服务器的健康监控和检查...............................................................................8iii.UIE＋iRuels....................................................................................................10iv.连接优化.........................................................................................................11v.HTTP压缩......................................................................................................12vi.负载均衡和应用交换功能.............................................................................13三、产品介绍.........................................................................................................................16BIG-IP统一应用基础设施服务............................................................................................19BIG-IP的性能及可靠性........................................................................................................25F5Networks,Inc.一、概述1.为什么要进行负载均衡随着Internet的普及以及电子商务、电子政务的发展，越来越多的应用系统需要面对更高的访问量和数据量。同时，企业对在线系统的依赖也越来越高，大量的关键应用需要系统有足够的在线率及高效率。这些要求使得单一的网络服务设备已经不能满足这些需要，由此需要引入服务器的负载平衡，实现客户端同时访问多台同时工作的服务器，一则避免服务器的单点故障，再则提高在线系统的服务处理能力。从业界环境来说，如下的应用需求更是负载均衡发展的推动力：业务系统、关键系统需要高可用性。应用服务的高负载能力需求。集群式服务系统的高可用性和高可靠性需要。应用系统大集中的需要。数据中心降低成本,提高效率。2.什么是负载均衡负载均衡技术在现有网络结构之上提供了一种廉价、有效、透明的方法，来扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。它有两方面的含义：首先，大量的并发访问或数据流量分担到多台节点设备上分别处理，减少用F5Networks,Inc.户等待响应的时间；其次，单个重负载的运算分担到多台节点设备上做并行处理，每个节点设备处理结束后，将结果汇总，返回给用户，系统处理能力得到大幅度提高。BIG/IP利用定义在其上面的虚拟IP地址来为用户的一个或多个应用服务器提供服务。因此，它能够为大量的基于TCP/IP的网络应用提供服务器负载均衡服务。BIG/IP连续地对目标服务器进行L4到L7合理性检查，当用户通过VIP请求目标服务器服务时，BIG/IP根椐目标服务器之间性能和网络健康情况，选择性能最佳的服务器响应用户的请求。下图描述了一个负载平衡发生的流程：1.客户发出服务请求到VIP2.BIGIP接收到请求，将数据包中目的IP地址改为选中的后台服务器IP地址，然后将数据包发出到后台选定的服务器3.后台服务器收到后，将应答包按照其路由发回到BIGIPF5Networks,Inc.4.BIGIP收到应答包后将其中的源地址改回成VIP的地址，发回客户端，由此就完成了一个标准的服务器负载平衡的流程。对于所有应用服务器，可以在BIG-IP上配置VirtualServer实现负载均衡，同时BIG-IP可持续检查服务器的健康状态，一旦发现故障服务器，则将其从负载均衡组中摘除。F5Networks,Inc.二、F5解决方案1.解决方案结构提出2.方案说明a)部署说明方案建议在应用系统入口处各部署F5LTM负载均衡设备。两台LTM采用Active/Standby接入方式，避免单点故障。两台LTM共享FloatingIP，保证在进行毫秒级故障切换时不会影响正常的业务流量。将Server服务器的网关指向LTM设备的FloatingIP，保证进出的流量经过LTM。F5Networks,Inc.b)方案优势i.避免“不平衡”现象BIG-IP利用VirtualServer虚拟服务器（VS由IP地址和TCP/UDP应用的端口组成）来为用户的一个或多个目标服务器（称为Node：目标服务器的IP地址和TCP/UDP应用的端口组成，它可以是私网地址）提供服务。因此，它能够为大量的基于TCP/IP的网络应用提供服务器负载均衡服务。根据服务类型不同分别定义服务器群组，可以根据不同服务端口将流量导向到相应的服务器。BIG-IP连续地对目标服务器进行L4到L7合理性检查，当用户通过VIP请求目标服务器服务时，BIG-IP根椐目标服务器之间性能和网络健康情况，选择性能最佳的服务器响应用户的请求。如果能够充分利用所有的服务器资源，将所有流量均衡的分配到各个服务器，我们就可以有效地避免“不平衡”现象的发生。F5Networks,Inc.ii.服务器的健康监控和检查服务器(Node)-Ping(ICMP)BIGIP可以定期的通过ICMP包对后台服务器的IP地址进行检测，如果在设定的时间内能收到该地址的ICMP的回应，则认为该服务器能提供服务服务(Port)-ConnectBIGIP可以定期的通过TCP包对后台服务器的服务端口进行检测，如果在设定的时间内能收到该服务器端口的回应，则认为该服务器能提供服务扩展内容查证(ECV:ExtendedContentVerification)-ECVECV是一种非常复杂的服务检查，主要用于确认应用程序能否对请求返回对应的数据。如果一个应用对该服务检查作出响应并返回对应的数据，则BIG/IP控制器将该服务器标识为工作良好。F5Networks,Inc.如果服务器不能返回相应的数据，则将该服务器标识为宕机。宕机一旦修复，BIG/IP就会自动查证应用已能对客户请求作出正确响应并恢复向该服务器传送。该功能使BIG/IP可以将保护延伸到后端应用如Web内容及数据库。BIG/ip的ECV功能允许您向Web服务器、防火墙、缓存服务器、代理服务器和其它透明设备发送查询，然后检查返回的响应。这将有助于确认您为客户提供的内容正是其所需要的。扩展应用查证(EAV:ExtendedApplicationVerification)EAV是另一种服务检查，用于确认运行在某个服务器上的应用能否对客户请求作出响应。为完成这种检查，BIG/IP控制器使用一个被称作外部服务检查者的客户程序，该程序为BIG/IP提供完全客户化的服务检查功能，但它位于BIG/IP控制器的外部。例如，该外部服务检查者可以查证一个Internet或Intranet上的从后台数据库中取出数据并在HTML网页上显示的应用能否正常工作。EAV是BIG/IP提供的非常独特的功能，它提供管理者将BIG/IP客户化后访问各种各样应用的能力，该功能使BIG/IP在提供标准的可用性查证之外能获得服务器、应用及内容可用性等最重要的反馈。该功能对于电子商务和其它应用至关重要，它用于从客户的角度测试您的站点。例如，您可以模拟客户完成交易所需的所有步骤－连接到站点、从目录中选择项目以及验证交易使用的信用卡。一旦BIG/ip掌握了该可用性信息，即可利用负载平衡使资源达F5Networks,Inc.到最高的可用性。BIG/ip已经为测试Internet服务的健康情况和状态，预定义的扩展应用验证(EAV)，它有二种用户界面：浏览器和CLI配置。BIG/IP预定义的应用检查：FTP、NNTP、SMTP、POP3和MSSQL。iii.UIE＋iRuelsBIGIP利用UIE+iRules技术，可以将TCP/UDP数据包打开，并搜索其中的特征数据，之后根据搜索到的特征数据作相应的规则处理。因此可以根据用户访问内容的不同将流量导向到相应的服务器，实现7层的负载均衡。例如：根据用户访问请求的URL将流量导向到相应的服务器。F5Networks,Inc.BIG-IP提供了一套有针对性的方法来减少服务器压力，降低互联网延迟和客户机连接瓶颈对其应用访问性能所造成的影响。通过综合采用多种应用优化手段以后，应用访问的性能可以得到显著提高。与此同时，由于服务器性能的提高，还可以达到减少服务器数量，减少带宽占用从而节省投资的目的。iv.连接优化BIGIP通过Oneconnect技术，将所有客户端的TCP连接转移至B