F5负载均衡算法详解

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1、应用交换技术的负载均衡算法应用交换技术里主要包括四项关键的技术：截获和检查流量服务器监控健康检查 负载均衡算法 会话保持截获和检查流量保证只有合适的数据包才能通过；服务器监控和健康检查随时了解服务器群的可用性状态；负载均衡和应用交换功能通过各种策略导向到合适的服务器 会话的保持以实现与应用系统完美结合；F5 在应用交换技术中的优势：A、截获和检査流量-BIG-IP有最强的数据包截获和检查引擎去检查任何数据流量包中 的任何部分，可以检测 16384bytes 包的深度， 理论上可以检测 64Kbytes 的包长度-这使得BIG-IP明显有别于其他的厂商的产品B、用于定制控制的iRules工具-可

2、用来定义如何根据报头和/或TCP有效负载信息来引导、保存和 过滤流量。-iRules增强了企业或服务提供商定根据业务需求定制应用流量的 能力。-通用检查引擎和iRules分别是应用智能和业务决策来进行应用流 量管理的方法和工具。C、服务器监控和健康检査-服务器(Node)-Ping(ICMP)-服务(Port)-Connect-扩展的应用验证(EAV)-扩展的内容验证(ECV)-针对VOD服务器的专用健康检查机制-针对节点的检查频率和超时频度,e.g.lOseconds响应,e.g.5secondsD、负载均衡和应用交换功能-Global Load Balancer提供17种负载均衡算法-F5

3、提供最优质的负载均衡和应用交换功能静态算法动态算法智能算法I - controlUIE + Irules-Local Load Balancer提供12种负载均衡算法E、持续功能-连续性与负载平衡是相互对立的，但它对于负载平衡又是必不可少 的!-简单的连续性一基于源地址- HTTP Cookie 连续性- SSL Session ID 连续性-目的地址的亲合作用-caches- standby BIG-IP实现对连续性记录的镜像-智能与第七层的内容交换组合F5 做为应用交换领域的领导厂商，一直保持着技术上的领先地位， F5 已经 有40多项技术申请了专利，其它的竞争合作伙伴都在购买F5的这些专

4、利技术。 接下来我们讨论一下负载均衡算法。负载均衡算法，做为应用交换的四个主要技术之一，它相对其它三个技术来 说，更为重要些，在应用交换领域里，主要的技术是负载均衡的算法，完整的、 完善的、可控的、灵活的负载均衡算法无疑决定着负载均衡厂商在应用交换领域 的地位。负载均衡算法是非常重要的功能指标。一般来说，我们将负载均衡方法 归纳为两种类型：静态的负载均衡算法，动态负载均衡算法。本地流量管理技术主要有一下几种负责均衡算法：静态负载均衡算法包括：轮询，比率，优先权动态负载均衡算法包括: 最少连接数,最快响应速度，观察方法，预测法，动态 性能分配，动态服务器补充，服务质量，服务类型，规则模式。静态负

5、载均衡算法轮询(Round Robin):顺序循环将请求一次顺序循环地连接每个服务器。当 其中某个服务器发生第二到第7层的故障，BIG-IP就把其从顺序循环队列中拿出，不参加下一次的轮询，直到其恢复正常。ClientsRouterBIG-IP ControllerServers-比率(Ratio):给每个服务器分配一个加权值为比例，根椐这个比例，把用户的请求分配到每个服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障， BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配, 直到其 恢复正常。InterneClients根据管理员设置的比率 客户请求以3:1:1:1的比 率分发R

6、outerBIG-IP ControllerServers优先权(Priority)：给所有服务器分组给每个组定义优先权，BIGTP用户 的请求，分配给优先级最高的服务器组(在同一组内，采用轮询或比率算法，分 配用户的请求)；当最高优先级中所有服务器出现故障， BIG-IP 才将请求送给 次优先级的服务器组。这种方式，实际为用户提供一种热备份的方式。管理员定义一组优先权高的 服务器优先使用直到这组服 务器全部出现故障则再换另 外一组优先权低的服务器InternetRouterServers动态负载均衡算法最少的连接方式(Least Connection):传递新的连接给那些进行最少连接处 理的

7、服务器。当其中某个服务器发生第二到第7层的故障，BIG-IP就把其从服 务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配, 直到其恢复正常。RouterBIG-IP ControllerServers最快模式(Fastest)：传递连接给那些响应最快的服务器。当其中某个服务器发生第二到第7层的故障，BIG-IP就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配，直到其恢复正常。ClientsRouterBIG-IP ControllerServers14ms 15ms 20ms 11msCurrent Response Times观察模式(Observed):连接数目和响应时间以这两项的最佳平

8、衡为依据为新 的请求选择服务器。当其中某个服务器发生第二到第7层的故障，BIG-IP就把其 从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配，直到其恢复正常。RouterBIG-IP ControllerServers预测模式(Predictive)： BIG-IP利用收集到的服务器当前的性能指标，进行 预测分析，选择一台服务器在下一个时间片内，其性能将达到最佳的服务器相应用户的请求。(被BIG-IP进行检测)新的请求将被转发到将来连 接数和响应时间综合效果最 好的服务器ClientsRouterBIG-IP ControllerServers动态性能分配(Dynamic Ratio-APM)

9、:BIG-IP收集到的应用程序和应用服务器 的各项性能参数，动态调整流量分配。动态服务器补充(Dynamic Server Act.):当主服务器群中因故障导致数量减少 时，动态地将备份服务器补充至主服务器群。服务质量(QoS):按不同的优先级对数据流进行分配。服务类型(ToS):按不同的服务类型(在Type of Field中标识)对数据流进行 分配。规则模式：针对不同的数据流设置导向规则，用户可自行。对应本地的应用交换，大家可以通过对上述负载均衡算法的理解， 结合实际的 需求来采用合适你的负载均衡算法， 我们常用到的一般是最少连接数、最快反 应、或者轮询，决定选用那种算法， 主要还是要结合

10、实际的需求。全局流量管理技术主要有以下几种负载均衡算法：静态负载均衡算法包括：TOPOLOGY动态负载均衡算法包括:RTT以上的算法是我们常用到的算法，其它的算法这里就不做阐述了Topology 原理、性能 在SCDN的服务中，为了加快用户访问的回应速度，一般利用电信的资源，通过 收集各省级ip网段划分，通过用户访问的省级ip网段定位，直接决定用户的最优服务省级骨干边缘节点 ， 在 f5 networks 的 技术 中 就是 topology 的处理， 具体界面如 下:3DNS 在配置的时候预先根据访 问规则，定义不同的ip网段或 省级用户分类访问相应的 data center 或 pool.

11、在 3DNS 接到访问的解析请求时 ， 通过对 topology 的比对， 判断应该回应的data center 或 pool 地址.Topology 在不同的 CDN 环境中得到了很多应用, 在功能, 稳定性和性能上都有 非常优异的表现在SCDN的模型中有一个非常特别的性能问题，就是GSLB产品在添加多条规则后 的性能下降问题; 压力测试的试验表明, 在 300 条规则和 3000 条规则的不同情 况下， 每秒解析的次数的性能下降有 10 倍以上， 特别时在实际应用当中， 可能 存在更多的规则， 那性能的下降就非常难以预料了 ， 因此引入的 user define regions 技术可以极

12、大的缓解性能压力.使用的方法就是将多个 ip 网段规定成 user define regions， 然后的规则不是 针对 ip 网段， 而是针对不 同的 regions， 在实际使用 中针对 3000 条规则的性能 上升可以达到 1520 倍左 右.RTT 原理RTT 的全称是 round trip time ， 就是指由各省级骨干边缘节点到各省 local DNS的访问发起到接受回应的时间，不同的各省local DNS的RTT时间的 收集对比， 可以产生实际的网络就近性对比表格，43访冋 用尸Local DNS全国主中右具体访问流程:1. local DNS 向 3DNS 发起解析请求2.

13、3DNS 接收到 local DNS 的请求后, 通过加密通道通知省级骨干边缘节点内 的 bigip 有一个 local DNS 需要进行 RTT 的测试3. 省级骨干边缘节点内的 bigip 接到 RTT 测试请求, 并向 local DNS 发起访问4. local DNS 回应 bigip 的访问请求5. 省级骨干边缘节点内的 bigip 将 local DNS 的回应的延迟时间等相关信息返 回给 3DNS6. 3DNS 经过接受各省级骨干边缘节点内的 bigip 的回应, 存储并判断后将最 优的地址返回给 local DNS省级骨干边缘节点内的 bigip 可以选择多种测试方法判断 对

14、 local DNS 的 RTT 时间 , 包 括:DNS_Dot: 向 local DNS 发起 一个包含” .”的测试 , 也就 是 root, 希望得到一个 root 列表清单DNS_REV:向local DNS发起” PTR”的测试，希望得到相应的domain名称 UDP:发起一个UDP的包，看是否回应TCP:发起一个TCP的包看是否回应ICMP:发起一个ICMP的ping包，看是否回应针对一个 local DNS 的 RTT 结果:ldns address cur_target_state ttlprobe_protocolpath datacenter cur_rtt cur_ho

15、ps cur_completion_rate cur_last_hopspath datacentercur_rtt cur_hops cur_completion_rate cur_last_hopspath datacentercur_rtt cur_hops cur_completion_rate cur_last_hops如果你有不通的出口时，202.103.6.462852413472419200dns_rev zjm4198140100000changsha151750100000 ”xian538160100000这项记录就会有相应的数值，假设你有三条出口链路，那么对应每个本地的DNS就会有三条记录，RTT会把延时最短的一个解