F5負(fù)載均衡算法標(biāo)準(zhǔn)詳解

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案應(yīng)用交換技術(shù)的負(fù)載均衡算法應(yīng)用交換技術(shù)里主要包括四項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)：截獲和檢查流量 服務(wù)器監(jiān)控健康檢查 負(fù)載均衡算法會(huì)話保持截獲和檢查流量保證只有合適的數(shù)據(jù)包才能通過(guò)；服務(wù)器監(jiān)控和健康檢查隨時(shí)了解服務(wù)器群的可用性狀態(tài)；負(fù)載均衡和應(yīng)用交換功能通過(guò)各種策略導(dǎo)向到合適的服務(wù)器；會(huì)話的保持以實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用系統(tǒng)完美結(jié)合；F5在應(yīng)用交換技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)：A、截獲和檢查流量-BIG-IP有最強(qiáng)的數(shù)據(jù)包截獲和檢查引擎去檢查任何數(shù)據(jù)流量包中 的任何部分，可以檢測(cè) 16384bytes包的深度，理論上可以檢測(cè)64Kbytes的包長(zhǎng)度-這使得BIG-IP明顯有別于其他的廠商的產(chǎn)品B、用于定制控制的iRules工具-

2、可用來(lái)定義如何根據(jù)報(bào)頭和/或TCP有效負(fù)載信息來(lái)引導(dǎo)、保存和 過(guò)濾流量。-iRules增強(qiáng)了企業(yè)或服務(wù)提供商定根據(jù)業(yè)務(wù)需求定制應(yīng)用流量的 能力。-通用檢查引擎和iRules分別是應(yīng)用智能和業(yè)務(wù)決策來(lái)進(jìn)行應(yīng)用流 量管理的方法和工具。C、服務(wù)器監(jiān)控和健康檢查-服務(wù)器(Node)-Ping(ICMP)-服務(wù)(Port)-Connect-擴(kuò)展的應(yīng)用驗(yàn)證(EAV)-擴(kuò)展的內(nèi)容驗(yàn)證(ECV)-針對(duì)VOC服務(wù)器的專用健康檢查機(jī)制-針對(duì)節(jié)點(diǎn)的檢查頻率和超時(shí)頻度，e.g.10seconds響應(yīng),e.g.5sec ondsD負(fù)載均衡和應(yīng)用交換功能Global Load Bala ncer 提供17種負(fù)載均衡算法F

3、5提供最優(yōu)質(zhì)的負(fù)載均衡和應(yīng)用交換功能靜態(tài)算法動(dòng)態(tài)算法智能算法I - controlUIE + IrulesLocal Load Bala ncer 提供12種負(fù)載均衡算法E、持續(xù)功能-連續(xù)性與負(fù)載平衡是相互對(duì)立的，但它對(duì)于負(fù)載平衡又是必不可少一的！簡(jiǎn)單的連續(xù)性一基于源地址HTTP Cookie 連續(xù)性SSL Session ID 連續(xù)性目的地址的親合作用-cachessta ndby BIG-IP實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)性記錄的鏡像智能與第七層的內(nèi)容交換組合F5做為應(yīng)用交換領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠商，一直保持著技術(shù)上的領(lǐng)先地位， F5已經(jīng) 有40多項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了專利，其它的競(jìng)爭(zhēng)合作伙伴都在購(gòu)買F5的這些專利技術(shù)。 接下來(lái)

4、我們討論一下負(fù)載均衡算法。負(fù)載均衡算法，做為應(yīng)用交換的四個(gè)主要技術(shù)之一，它相對(duì)其它三個(gè)技術(shù)來(lái) 說(shuō)，更為重要些，在應(yīng)用交換領(lǐng)域里，主要的技術(shù)是負(fù)載均衡的算法，完整的、 完善的、可控的、靈活的負(fù)載均衡算法無(wú)疑決定著負(fù)載均衡廠商在應(yīng)用交換領(lǐng)域 的地位。負(fù)載均衡算法是非常重要的功能指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，我們將負(fù)載均衡方法 歸納為兩種類型：靜態(tài)的負(fù)載均衡算法，動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法。本地流量管理技術(shù)主要有一下幾種負(fù)責(zé)均衡算法：靜態(tài)負(fù)載均衡算法包括：輪詢，比率，優(yōu)先權(quán)動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法包括：最少連接數(shù)，最快響應(yīng)速度，觀察方法，預(yù)測(cè)法，動(dòng)態(tài)性能分配，動(dòng)態(tài)服務(wù)器補(bǔ)充，服務(wù)質(zhì)量，服務(wù)類型，規(guī)則模式。靜態(tài)負(fù)載均衡算法-輪詢(R

5、ound Robin):順序循環(huán)將請(qǐng)求一次順序循環(huán)地連接每個(gè)服務(wù)器。當(dāng)其中某個(gè)服務(wù)器發(fā)生第二到第7層的故障，BIG-IP就把其從順序循環(huán)隊(duì)列中拿出，不參加下一次的輪詢，直到其恢復(fù)正常Clie ntsRouterBIG-IP Con trollerServers比率（Ratio ）:給每個(gè)服務(wù)器分配一個(gè)加權(quán)值為比例，根椐這個(gè)比例，把用 戶的請(qǐng)求分配到每個(gè)服務(wù)器。當(dāng)其中某個(gè)服務(wù)器發(fā)生第二到第7層的故障，BIG-IP就把其從服務(wù)器隊(duì)列中拿出，不參加下一次的用戶請(qǐng)求的分配,直到其恢復(fù)正常Clie nts根據(jù)管理員設(shè)置的比率客戶請(qǐng)求以3:1:1:1的比tRouterBIG-IP Con trollerS

6、ervers率分發(fā)優(yōu)先權(quán)（Priority ）:給所有服務(wù)器分組,給每個(gè)組定義優(yōu)先權(quán)，BIG-IP用戶 的請(qǐng)求，分配給優(yōu)先級(jí)最高的服務(wù)器組（在同一組內(nèi)，采用輪詢或比率算法，分配用戶的請(qǐng)求）；當(dāng)最高優(yōu)先級(jí)中所有服務(wù)器出現(xiàn)故障，BIG-IP才將請(qǐng)求送給次優(yōu)先級(jí)的服務(wù)器組。這種方式，實(shí)際為用戶提供一種熱備份的方式Clie nts管理員定義一組優(yōu)先權(quán)高的 服務(wù)器優(yōu)先使用直到這組服 務(wù)器全部出現(xiàn)故障則再換另 外一組優(yōu)先權(quán)低的服務(wù)器Routerriority 21H-324-.165Minimum Active Members = 2Servers動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法最少的連接方式(Least Connect

7、ion ):傳遞新的連接給那些進(jìn)行最少連接處 理的服務(wù)器。當(dāng)其中某個(gè)服務(wù)器發(fā)生第二到第 7層的故障，BIG-IP就把其從服 務(wù)器隊(duì)列中拿出，不參加下一次的用戶請(qǐng)求的分配，直到其恢復(fù)正常。精彩文檔In ternet新的請(qǐng)求將被轉(zhuǎn)發(fā)到當(dāng)前連接數(shù)最少的服務(wù)器Clie ntsRouterBIG-IP Con trollerServersRouterBIG-IP Con trollerServers14ms15ms 20ms 11ms462460455465Curre nt Connections-最快模式（Fastest ）:傳遞連接給那些響應(yīng)最快的服務(wù)器。當(dāng)其中某個(gè)服務(wù) 器發(fā)生第二到第7層的故障，B

8、IG-IP就把其從服務(wù)器隊(duì)列中拿出，不參加下一 次的用戶請(qǐng)求的分配，直到其恢復(fù)正常Clie ntsCurre nt Resp onse Times觀察模式（Observed）:連接數(shù)目和響應(yīng)時(shí)間以這兩項(xiàng)的最佳平衡為依據(jù)為新 的請(qǐng)求選擇服務(wù)器。當(dāng)其中某個(gè)服務(wù)器發(fā)生第二到第7層的故障，BIG-IP就把其 從服務(wù)器隊(duì)列中拿出，不參加下一次的用戶請(qǐng)求的分配，直到其恢復(fù)正常。In ternetClie ntsRouter新的請(qǐng)求將被轉(zhuǎn)發(fā)到當(dāng)前連 接數(shù)和響應(yīng)時(shí)間綜合效果最 好的服務(wù)器BIG-IP Con trollerServers預(yù)測(cè)模式(Predictive )： BIG-IP利用收集到的服務(wù)器當(dāng)前的

9、性能指標(biāo)，進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，選擇一臺(tái)服務(wù)器在下一個(gè)時(shí)間片內(nèi)，其性能將達(dá)到最佳的服務(wù)器相應(yīng) 用戶的請(qǐng)求。(被BIG-IP進(jìn)行檢測(cè))In terneClie ntsRouter新的請(qǐng)求將被轉(zhuǎn)發(fā)到將來(lái)連 接數(shù)和響應(yīng)時(shí)間綜合效果最 好的服務(wù)器BIG-IP Con trollerServers-動(dòng)態(tài)性能分配(Dynamic Ratio-APM):BIG-IP收集到的應(yīng)用程序和應(yīng)用服務(wù)器 的各項(xiàng)性能參數(shù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整流量分配動(dòng)態(tài)服務(wù)器補(bǔ)充（Dynamic Server Act.）:當(dāng)主服務(wù)器群中因故障導(dǎo)致數(shù)量減少 時(shí)，動(dòng)態(tài)地將備份服務(wù)器補(bǔ)充至主服務(wù)器群。服務(wù)質(zhì)量（QoS）:按不同的優(yōu)先級(jí)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分配。服務(wù)類型

10、（ToS）:按不同的服務(wù)類型（在Type of Field中標(biāo)識(shí)）對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行 分配。規(guī)則模式：針對(duì)不同的數(shù)據(jù)流設(shè)置導(dǎo)向規(guī)則，用戶可自行。對(duì)應(yīng)本地的應(yīng)用交換，大家可以通過(guò)對(duì)上述負(fù)載均衡算法的理解，結(jié)合實(shí)際的需求來(lái)采用合適你的負(fù)載均衡算法，我們常用到的一般是最少連接數(shù)、最快反應(yīng)、或者輪詢，決定選用那種算法，主要還是要結(jié)合實(shí)際的需求。全局流量管理技術(shù)主要有以下幾種負(fù)載均衡算法:靜態(tài)負(fù)載均衡算法包括：TOPOLOGY動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法包括:RTT以上的算法是我們常用到的算法，其它的算法這里就不做闡述了。Topology原理、性能在SCDN勺服務(wù)中,為了加快用戶訪問(wèn)的回應(yīng)速度,一般利用電信的資源,通過(guò)

11、收集各省級(jí)ip網(wǎng)段劃分，通過(guò) 用戶訪問(wèn)的省級(jí)ip網(wǎng)段定位， 直接決定用戶的最優(yōu)服務(wù)省級(jí)骨干邊緣節(jié)點(diǎn),在f5 networks 的技術(shù)中就是topology的處理具體界面如下：3DNS在配置的時(shí)候預(yù)先根據(jù)訪 問(wèn)規(guī)則，定義不同的ip網(wǎng)段或 省級(jí)用戶分類訪問(wèn)相應(yīng)的 data center 或 pool.實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案在3DNS接到訪問(wèn)的解析請(qǐng)求時(shí),通過(guò)對(duì)topology的比對(duì),判斷應(yīng)該回應(yīng)的 data center或 pool 地址.Topology在不同的CDN環(huán)境中得到了很多應(yīng)用，在功能，穩(wěn)定性和性能上都有 非常優(yōu)異的表現(xiàn)在SCDN勺模型中有一個(gè)非常特別的性能問(wèn)題,就是GSL薩品在添加多條規(guī)則后

12、的性能下降問(wèn)題；壓力測(cè)試的試驗(yàn)表明,在300條規(guī)則和3000條規(guī)則的不同情 況下，每秒解析的次數(shù)的性能下降有10倍以上，特別時(shí)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，可能 存在更多的規(guī)則,那性能的下降就非常難以預(yù)料了,因此引入的user defineregio ns技術(shù)可以極大的緩解性能壓力.使用的方法就是將多個(gè)ip網(wǎng)段 規(guī)定成 user define regio ns,然后的規(guī)則不是 針對(duì)ip網(wǎng)段，而是針對(duì)不 同的regio ns,在實(shí)際使用 中針對(duì)3000條規(guī)則的性能 上升可以達(dá)到 1520倍左 右.RTT原理RTT的全稱是round trip time ,就是指由各省級(jí)骨干邊緣節(jié)點(diǎn)到各省local DNS的訪問(wèn)

13、發(fā)起到接受回應(yīng)的時(shí)間，不同的各省local DNS的RTT時(shí)間的 收集對(duì)比，可以產(chǎn)生實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)就近性對(duì)比表格,全5訪問(wèn) 用尸LocalDNS具體訪問(wèn)流程：1. local DNS向3DNS發(fā)起解析請(qǐng)求2. 3DNS接收到local DNS的請(qǐng)求后，通過(guò)加密通道通知省級(jí)骨干邊緣節(jié)點(diǎn)內(nèi)的bigip 有一個(gè)local DNS需要進(jìn)行RTT的測(cè)試3. 省級(jí)骨干邊緣節(jié)點(diǎn)內(nèi)的bigip接到RTT測(cè)試請(qǐng)求,并向local DNS發(fā)起訪問(wèn)4. local DNS回應(yīng)bigip 的訪問(wèn)請(qǐng)求5. 省級(jí)骨干邊緣節(jié)點(diǎn)內(nèi)的bigip將local DNS的回應(yīng)的延遲時(shí)間等相關(guān)信息返回給3DNS6. 3DNS經(jīng)過(guò)接受各省級(jí)

14、骨干邊緣節(jié)點(diǎn)內(nèi)的bigip的回應(yīng),存儲(chǔ)并判斷后將最RTTTimeout$mplu Counl JPaciRt Lonqtik|41AlIIPircblingPAtlmv(7AllcbwFMynie ntsboikrxLDHSPrubB PraiDDol|ICW 創(chuàng) L”：；H J 7 r rein*OMrlDMS SldlKliai優(yōu)的地址返回給local DNS省級(jí)骨干邊緣節(jié)點(diǎn)內(nèi)的bigip可以選擇多種測(cè)試方法判斷對(duì) local DNS的 RTT時(shí)間，包括：DNS_Dot:向 local DNS 發(fā)起一個(gè)包含”.”的測(cè)試，也就是root, 希望得到一個(gè)root列表清單DNS_REV向loca

15、l DNS發(fā)起” PTR的測(cè)試,希望得到相應(yīng)的domain名稱UDP發(fā)起一個(gè)UDP的包,看是否回應(yīng)TCP:發(fā)起一個(gè)TCP的包看是否回應(yīng)ICMP:發(fā)起一個(gè)ICMP的ping包,看是否回應(yīng)針對(duì)一個(gè)local DNS 的RTT結(jié)果:Idns address 6cur_target_state 285241347ttl2419200probe_protocol dn s_revpath datace nter zjmcur_rtt419814cur_hops0cur_completion_rate 10000cur_last_hops 0path datace ntercha ngshacur_rtt15175cur_hops0cur_complet