F5LC链路负载均衡解决方案资料

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1、 F5 Link ControllerF5 Link Controller 多链路接入解决方案多链路接入解决方案 北京华胜天成科技股份有限公司北京华胜天成科技股份有限公司 服务交付中心服务交付中心 2 目目 录录 1. 问题的提出 . 4 1.1 链路单点故障 4 1.2 Internet 用户访问快慢差异 4 2. F5 提供的最佳解决方案 . 5 2.1 使用 F5 公司的 LinkControl 多链路设计结构图： 5 2.2 网络出口结构建议 5 2.3 技术实现原理 6 2.4 技术实现原理讲解 7 2.4.1 链路的健康检查 7 2.4.2 依据链路健康状态和流量来均衡处理 DNS

2、 解析 . 7 2.4.3 系统切换时间 7 2.4.4 LinkController 替代现有的 DNS 服务器 7 2.4.5 注册多一个 NS 记录 . 8 2.4.6 服务器负载均衡 8 2.4.7 强大而且免费的安全防护功能 9 2.4.8 有效解决防火墙的处理能力瓶颈 9 2.4.9 F5 iControl 开放的 API 接口介绍 . 11 3. 方案优势阐述 . 13 3.1.1 设备及拓扑结构的优点 13 3.1.2 安全机制方面 13 3.1.3 与应用的结合方面 14 3.1.4 投资回报方面 14 4. 相关产品介绍 . 15 3 可靠的网络连接 15 最大带宽和投资回

3、报 16 高级 WAN 链路管理 . 16 配置和管理 17 IPv6 网关 . 18 强化的安全性能 18 简单、安全的管理 . 19 订购信息 19 最低系统要求： 19 物理规范 19 4 1.1. 问题的提出问题的提出 通常用户系统结构设计图如下： 1.11.1 链路单点故障链路单点故障 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, 就是国际网络接入部分的方案不够完 整, 一旦国际网络接

4、入部分出现中断就直接意味着所有应用的中断。 1.21.2 InternetInternet 用户访问快慢差异用户访问快慢差异 随着国内最大的 Internet 接入提供商 Chinanet 被拆分为北方 China Netcom 和南方 China Telecom 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。 以下是一张在真实环境下的实测数据表： 测试项目 网通北京 ADSL 用 户访问 广东电信用户访 问，宽带用户 网通北京 ADSL 用户访问 上海 ADSL 宽 带用户访

5、问 DNS Result 202.xxx.xxx.209 219.xxx.xxx.11 202.xxx.xxx.209 219.xxx.xxx.11 网通 电信 网通 电信 网通 电信 网通 电信 Number of hits: 72 69 4 76 52 47 19 35 5 Requests per Second 1.20 1.15 0.07 1.27 0.87 0.78 0.32 0.58 Socket Connects 73 70 5 77 53 48 20 36 Total Bytes Sent (in KB) 14.19 13.47 0.96 14.96 13.61 12.23 3

6、.87 7.03 Bytes Sent Rate (in KB/s) 0.24 0.22 0.02 0.25 0.23 0.20 0.06 0.12 Total Bytes Recv (in KB) 4148.24 4001.90 256.58 4388.54 3019.94 2703.26 21.73 39.83 Bytes Recv Rate (in KB/s) 69.12 66.68 4.28 73.12 50.32 45.05 0.36 0.66 表中可以看出，对于同一个站点，一个用户分别从两条线路进行访问，得出的访问速度 差异是非常大的。 最大的差值在广东电信分别访问站点的两条线路，

7、 其速度差异接近 20 倍。 有效解决链路单点故障及为南北不同用户提供相同服务质量的需求与日俱增。 对于一个运行关键业务的网站来说，为用户供 24*7 不间段的业务，并保持用户的访问 速度和访问的成功率非常重要。 2.2. F5F5 提供的最佳解决方案提供的最佳解决方案 2.12.1 使用使用 F5F5 公司的公司的 LinkControlLinkControl 多链路设计结构图：多链路设计结构图： 2.22.2 网络出口结构建议网络出口结构建议 我们建议采用一对 F5 Link controller 设备接在两个出口链路处，实现由内向外和由 外向内的出入站流量负载均衡。由外向内的 inbou

8、nd 访问的智能性，通过 Link controller 提供的智能 DNS 解析功能，实现对两条链路的负载均衡。Link controller 可以通过实时监 6 控两条链路的负载状况及其健康状况，也可以根据当前链路的负载情况，用户所处的位置 ip 地址或用户的特殊要求进行相应域名解析，指引用户从最快的、最好的、最近的路径访 问到企业的站点。这里我们建议采用静态负载（Topology）和动态负载（RTT）相结合的方 式，使得方案更能满足客户是实际需求，当用户是来自国内的用户，在 F5 设备的 Class 中 能查到它是来自哪家运营商的地址，这时 F5 的设备将采用静态的算法给用户端一条最快的

9、 链路， 如果 用户不是来自国内，是来自国外的用户，F5 设备将采用动态算法（RTT） ， 去 探测用户的 LDNS， 然后算出来一个最佳路径并提供给用户， 这样从用户端， 不论是来自 国内还是来自国外的用户都能得到一条最佳的路径来访问用户企业网站。 用户在进行由内向外的 outbound 访问时， 由 F5 Link controller 提供智能的链路选择， 实现对两条链路的负载均衡。F5 LC 可以通过实时监控两条链路的负载状况及其健康状况来 保证链路的高可用性，同时可以根据当前链路的负载情况，用户想要访问的 IP 地址等信息 进行链路选择，指引用户从最快的、最好的、最近的路径访问 IN

10、TERNET，另外考虑到带宽 等，我们可以在 F5 LC 上通过添加策略来实现指定用户走指定链路，只有当此链路出问题时 会自动切换到其他好的链路上。 方案特点：方案特点： 1、 从整体结构上来看，对入站链路选择进行了优化， 解决了服务 器互访慢的问题， 使得 web 服务提高了响应速度，由于链路的优化从而改 善了这些服务的的响应速度，国内用户和国外用户通过 F5 设备的均衡最终 能得到一个相对最佳的链路， 保证了内部服务从外网访问能通过一条最快的 链路，大大提升了网络响应速度 2、 采用 F5 的 LC， 同时也解决了出站时的链路优化和当其中某个链 路中断时， 自动切换到其他的链路上去的功能，

11、 另外在 BIGIP 上设置不同 网段的链路选择， 如： 可以将一段地址网络只走某一条链路， 其他的地 址走另外的链路， 当此链路中断时， BIGIP 把所有流量切换到好的链路上。 3、 另外 F5 LC 还同时具备服务器负载均衡的能力，可以解决企业 原有的服务器性能不足的问题。 2.32.3 技术实现原理技术实现原理 出站连接出站连接 为了向企业用户访问互联网资源时提供高可性，LC 使用 default gateway pool 和 SNAT （安全网络地址转换）将流量动态导向最佳链路。Default gateway pool 包含了多个网关， F5 LC 将根据负载均衡算法选择一个最优网关

12、，将当前数据发送到该网关，从而发送到对应 ISP。SNAT 提供了一个安全机制，可将不能路由内部地址转换为可路由的地址，并将流量导 向合适的上游网关路由器。利用 LC 的智能流量管理功能，可替代防火墙的 NAT 功能，并保 证流量可以通过与 WAN 或互联网的最佳连接往返发送。 另外 LC 可以利用 rules 功能实现类 似策略路由的功能，LC 可以根据数据源地址或目的地址来选择路径，从而实现 outbound 流 量的最优链路选择，避免针对某些链路的站点收费问题。 入站连接入站连接 为了保证用户可以在 24*7 并且提高用户的访问速度，LC 可以通过智能 DNS 解析功能， 动态选择最佳链

13、路，将外部用户导向驻留在站点中的资源。 LC 上可以配置多个 VLAN，分别绑定多个 ISP 服务商的公网地址,解析来自互联网用户 的地址解析请求。 后台服务器则由 LC 做成集群和虚拟化成针对 ISP A 的虚拟服务器 Virtual Server 1 和 ISP B 的虚拟服务器 Virtual Server 2 ，这样对于每个用户到来的请求, LC 都会分别检测后台服务器的状态并选择最佳的链路提供服务,达到用户的就近性访问及服务 器的负载均衡。LC 在回应客户的 DNS 解析请求时, 可以采用 15 种动态或者静态的决策方法 中的任何一种方法并检测链路的实际状态将复合客户要求的最佳状态的

14、链路的服务器公网 地址返回给客户端, 从而达到多链路动态负载均衡的效果。 7 2.42.4 技术实现原理讲解技术实现原理讲解 2.4.12.4.1 链路链路的的健康健康检查检查 如何有效地确定链路以及提供对外服务的服务器、应用、内容的状态，是提高系统可靠 性的关键。BIGIP link controller 利用其独到的、高效的“健康检测”手段，识别服务器、 应用、内容的状态。它们包括 L2L3 的 icmp 检查，L4 的 tcp/udp port 检查，L7 的 ECV 检 查和用户可以任意定制的 EAV 检查等多种方法。 扩展内容查证(ECV: Extended Content Veri

15、fication) ECV 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 BIGIP 控制器将该服务器标识为 工作良好。 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， BIGIP 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 BIGIP 可以将保护延伸到后端应用如 Web 内容及数据库。BIGIP 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

16、需要的。 2.4.22.4.2 依据链路健康状态和流量来均衡处理依据链路健康状态和流量来均衡处理 DNS DNS 解析解析 在确定了ISP 接入链路的连通状态后， linkcontroller 可以根据ISP链路的实际流量， 链路品质等因素来进行智能的 DNS 解析处理，如果出现某 ISP 链路中断的情况， 在确认后 及时的改变 DNS 解析的内容， 将中断链路的 IP 地址从 DNS 解析列表中删除， 保证解析出 的地址都一定是可以访问得到的可用地址。 2.4.32.4.3 系统切换时间系统切换时间 在采用 DNS 实现链路切换时， 系统的切换时间主要取决于每个域名的 TTL 时间设置。 在 LinkControl 系统里，每个域名如 均可设置对应的 TTL 生存时间。在用户的 LocalDNS 得到域名解析纪录后，将在本地在 TTL 设定时间内将该域名解析对应纪录进行 Cache，在 Cache 期间所有到该 LocalDNS 上进行域名解析的用户均将获得该纪录。在 TTL 时间 timeout 之后， 如果有用户到 Loc