多臺服務器負載均衡的實現(xiàn)方法

1、負載均衡是由多臺服務器以對稱的方式組成一個服務器集合，每臺服務器都具有等價的地 位，都可以單獨對外提供服務而無須其他服務器的輔助。通過某種負載分擔技術(shù)，將外部發(fā) 送來的請求均勻分配到對稱結(jié)構(gòu)中的某一臺服務器上，而接收到請求的服務器獨立地回應客 戶的請求。均衡負載能夠平均分配客戶請求到服務器列陣，籍此提供快速獲取重要數(shù)據(jù)，解 決大量并發(fā)訪問服務問題。這種群集技術(shù)可以用最少的投資獲得接近于大型主機的性能。網(wǎng)絡負載均衡的優(yōu)點第一，網(wǎng)絡負載均衡能將傳入的請求傳播到多達32臺服務器上，即可以使用最多 32臺服務器共同分擔對外的網(wǎng)絡請求服務。網(wǎng)絡負載均衡技術(shù)保證即使是在負載很重的情 況下，服務器也能做出快

2、速響應；第二，網(wǎng)絡負載均衡對外只需提供一個IP地址（或域名）；第三，當網(wǎng)絡負載均衡中的一臺或幾臺服務器不可用時，服務不會中斷。網(wǎng)絡負載 均衡自動檢測到服務器不可用時，能夠迅速在剩余的服務器中重新指派客戶機通訊。這項保 護措施能夠幫助你為關(guān)鍵的業(yè)務程序提供不中斷的服務，并可以根據(jù)網(wǎng)絡訪問量的增加來相 應地增加網(wǎng)絡負載均衡服務器的數(shù)量；第四，網(wǎng)絡負載均衡可在普通的計算機上實現(xiàn)。網(wǎng)絡負載均衡的實現(xiàn)過程在Windows Server 2003中，網(wǎng)絡負載均衡的應用程序包括Internet信息服務（IIS）、 ISA Server 2000防火墻與代理服務器、VPN虛擬專用網(wǎng)、終端服務器、Windows

3、 Media Services（Windows視頻點播、視頻廣播）等服務。同時，網(wǎng)絡負載均衡有助于改善服務器的 性能和可伸縮性，以滿足不斷增長的基于Internet客戶端的需求。網(wǎng)絡負載均衡可以讓客戶端用一個邏輯Internet名稱和虛擬IP地址（又稱群集IP地 址）訪問群集，同時保留每臺計算機各自的名稱。下面，我們將在兩臺安裝Windows Server 2003的普通計算機上，介紹網(wǎng)絡負載均衡的實現(xiàn)及應用。這兩臺計算機中，一臺計算機名稱為A，IP地址為192.168.0.7;另一臺名為B，IP 地址為192.168.0.8。規(guī)劃網(wǎng)絡負載均衡專用虛擬IP地址為192.168.0.9。當正式應

4、用時，客 戶機只需要使用IP地址192.168.0.9來訪問服務器，網(wǎng)絡服務均衡會根據(jù)每臺服務器的負載 情況自動選擇192.168.0.7或者192.168.0.8對外提供服務。具體實現(xiàn)過程如下：在實現(xiàn)網(wǎng)絡負載均衡的每一臺計算機上，只能安裝TCP/IP協(xié)議，不要安裝任何其 他的協(xié)議（如IPX協(xié)議或者NetBEUI協(xié)議），這可以從“網(wǎng)絡連接屬性”中查看。第一步，分別以管理員身份登錄A機和B機，打開兩臺機的“本地連接”屬性界面， 勾選“此連接使用下列項目”中的“負載均衡”項并進入“屬性”對話框，將IP地址都設為 192.168.0.9（即負載均衡專用IP），將子網(wǎng)掩碼設置為255.255.255.

5、0;第二步，分別進入A機和B機的“Internet協(xié)議(TCP/IP)”屬性設置界面，點擊“高級” 按鈕后，在彈出的“高級TCP/IP設置”界面中添加IP地址192.168.0.9和子網(wǎng)掩碼設置為 255.255.255.0。第三步，退出兩臺計算機的“本地連接屬性”窗口，耐心等一會兒讓系統(tǒng)完成設置。以后，如果這兩臺服務器不能滿足需求，可以按以上步驟添加第三臺、第四臺計算 機到網(wǎng)絡負載均衡系統(tǒng)中以滿足要求。用IIS服務驗證網(wǎng)絡負載均衡網(wǎng)絡負載均衡配置好后，為了實現(xiàn)某項具體的服務，需要在網(wǎng)絡負載均衡的計算機 上安裝相應的服務。例如，為了實現(xiàn)IIS網(wǎng)站的負載均衡，需要在相應的網(wǎng)絡負載均衡服務 器上安

6、裝IIS服務。為了讓每個用戶在通過網(wǎng)絡負載均衡訪問到不同的計算機時，能夠訪問 到一致的數(shù)據(jù)，需要在網(wǎng)絡負載均衡的每臺計算機上保持數(shù)據(jù)的一致性。舉例來說，實現(xiàn)了 兩個節(jié)點的IIS的網(wǎng)絡負載均衡，為了保證兩個網(wǎng)站內(nèi)容的一致性，除了這兩個IIS服務器 的配置相同外，相應的網(wǎng)站數(shù)據(jù)必須一致。為了檢驗網(wǎng)絡負載均衡，我們可以通過IIS來進行驗證，其他的一些應用如終端服 務、Windows Media服務與IIS的應用與之相類似。在其他計算機上的IE瀏覽器中鍵入 192.168.0.9，根據(jù)網(wǎng)絡的負載，網(wǎng)絡負載均衡會自動轉(zhuǎn)發(fā)到A機或B機。為了驗證效果， 你可以在瀏覽的時候，拔掉第一臺計算機的網(wǎng)線或拔掉第二臺

7、機器的網(wǎng)線，將會發(fā)現(xiàn)瀏覽到 的將是不同內(nèi)容。當然，我們在測試的時候，為了驗證網(wǎng)絡負載均衡的效果，把兩個網(wǎng)站設 置成不一致的內(nèi)容，而在正式應用的時候，網(wǎng)絡負載均衡群集的每個節(jié)點計算機的內(nèi)容將是 一致的，這樣不管使用哪一個節(jié)點響應，都能保證訪問的內(nèi)容是一致的。負載均衡在校園網(wǎng)中的應用校園網(wǎng)的應用除了用于教學、科研、管理、圖書情報資料檢索外，還承擔任著校內(nèi) 外信息交流、電子郵件、公告、新聞發(fā)布，以及各種公共網(wǎng)絡口的訪問等任務。由于在網(wǎng)絡 上傳輸?shù)男畔⒉恢皇菙?shù)字、文字和圖形，還會隨應用水平的提高，逐步增加語音、活動圖像 及視頻圖像等高帶寬的應用。因此，網(wǎng)絡的建設，尤其是主干網(wǎng)要求高帶寬與高速度，在校

8、園網(wǎng)的服務器中應用負載均衡技術(shù)不失為一種廉價的解決方案。為了提高服務器的性能和工作負載能力，企業(yè)通常會使用DNS服務器、網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換 等技術(shù)來實現(xiàn)多服務器負載均衡，特別是目前企業(yè)對外的互聯(lián)網(wǎng)Web網(wǎng)站，許多都是通過 幾臺服務器來完成服務器訪問的負載均衡。目前企業(yè)使用的所謂“負載均衡服務器”，實際上它是應用系統(tǒng)的一種控制服務器， 所有用戶的請求都首先到此服務器，然后由此服務器根據(jù)各個實際處理服務器狀態(tài)將請求具 體分配到某個實際處理服務器中，對外公開的域名與IP地址都是這臺服務器。負載均衡控 制與管理軟件安裝在這臺服務器上，這臺服務器一般只做負載均衡任務分配，但不是實際對 網(wǎng)絡請求進行處理的服務器

9、。一、企業(yè)實現(xiàn)Web服務器負載均衡為了將負載均勻的分配給內(nèi)部的多個服務器上，就需要應用一定的負載均衡策略。 通過服務器負載均衡設備實現(xiàn)各服務器群的流量動態(tài)負載均衡，并互為冗余備份。并要求新 系統(tǒng)應有一定的擴展性，如數(shù)據(jù)訪問量繼續(xù)增大，可再添加新的服務器加入負載均衡系統(tǒng)。對于WEB服務應用，同時有幾臺機器提供服務，每臺機器的狀態(tài)可以設為 regular（正常工作）或backup（備份狀態(tài)），或者同時設定為regular狀態(tài)。負載均衡設備根據(jù)管 理員事先設定的負載算法和當前網(wǎng)絡的實際的動態(tài)的負載情況決定下一個用戶的請求將被 重定向到的服務器。而這一切對于用戶來說是完全透明的，用戶完成了對WEB服務

10、的請求， 并不用關(guān)心具體是哪臺服務器完成的。二、使用網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換實現(xiàn)多服務器負載均衡支持負載均衡的地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)中可以將一個外部IP地址映射為多個內(nèi)部IP地址， 對每次TCP連接請求動態(tài)使用其中一個內(nèi)部地址，達到負載均衡的目的。很多硬件廠商將 這種技術(shù)集成在他們的交換機中，作為他們第四層交換的一種功能來實現(xiàn)，一般采用隨機選 擇、根據(jù)服務器的連接數(shù)量或者響應時間進行選擇的負載均衡策略來分配負載。然而硬件實 現(xiàn)的負載控制器靈活性不強，不能支持更優(yōu)化的負載均衡策略和更復雜的應用協(xié)議?；诰W(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換的負載均衡器可以有效的解決服務器端的CPU和磁盤I/O負載， 然而負載均衡器本身的性能受網(wǎng)絡I/O的限制

11、，在一定硬件條件下具有一定的帶寬限制，但 可以通過改善算法和提高運行負載均衡程序的硬件性能，來提高這個帶寬限制。不同的服務 類型對不同的服務器資源進行占用，我們使用的負載衡量策略是使用同一個負載進行評估， 這對于大多數(shù)條件是適合的，然而最好的辦法是針對不同的資源，如CPU、磁盤I/O或網(wǎng)絡 I/O等，分別監(jiān)視服務器負載，由中心控制器選擇最合適的服務器分發(fā)客戶請求。三、使用DNS服務器實現(xiàn)負載均衡訪問企業(yè)網(wǎng)服務器的用戶急劇增加，一臺服務器難以滿足用戶的訪問需要，那么如 何才能保證用戶的正常訪問呢?解決方法有很多，如使用Windows 2000或Windows Server 2003提供網(wǎng)絡負載均

12、衡服務，但該服務的設置非常復雜。而通過DNS服務器實現(xiàn)網(wǎng)絡負載 均衡則是一種比較簡單的方法。企業(yè)網(wǎng)通常由很多子網(wǎng)構(gòu)成，為了降低網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)流量，客戶機最好能訪問處于 同一子網(wǎng)內(nèi)的Web服務器。雖然實現(xiàn)了網(wǎng)絡負載均衡功能，但并不能保證客戶訪問的是本 子網(wǎng)的Web服務器。其實這個問題也很好解決，只要啟用DNS服務器的“啟用網(wǎng)絡掩碼排 序”功能即可。在DNS管理器窗口中，右鍵點擊DNS服務器，在彈出的菜單中選擇漏性”， 然后在屬性對話框中切換到“高級”選項卡，勾選“服務器選項”列表框中的“啟用網(wǎng)絡掩碼排 序”選項即可。這樣客戶機每次都能訪問到本子網(wǎng)內(nèi)的Web服務器了。完成以上設置后，就 使DNS服務

13、器實現(xiàn)了網(wǎng)絡負載均衡功能，把客戶的訪問分擔到每個Web服務器上，并且還 減少了跨子網(wǎng)的網(wǎng)絡通信流量，大大降低了企業(yè)網(wǎng)的通信負擔。四、企業(yè)實現(xiàn)SQL Server數(shù)據(jù)庫服務器負載均衡MS SQL Server數(shù)據(jù)庫服務器可以說是應用范圍最廣的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，并且越來越多 地在大型和比較關(guān)鍵的應用系統(tǒng)中提供服務。當企業(yè)應用越來越復雜、數(shù)據(jù)量越來越大的時 候，SQL Server數(shù)據(jù)庫要不停的進行處理、存儲、查詢的工作，這個時候企業(yè)就要考慮SQL Server數(shù)據(jù)庫服務器的性能和速度及安全性了。然而，長期以來，SQL SERVER數(shù)據(jù)庫服務 器都只有“熱備”的解決方案，而沒有“負載均衡”和“集群”的解決

14、方案。隨著數(shù)據(jù)庫路由器軟件ICX的出現(xiàn)，為基于MS SQL Server的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了 一種更優(yōu)秀的集群解決方案。它可以真正的實現(xiàn)SQL Server數(shù)據(jù)庫服務器的動態(tài)負載均衡， 提高性能和速度;它可以真正的保證SQL Server數(shù)據(jù)庫服務器不間斷的提供服務，在服務器 發(fā)生故障的時候?qū)崟r切換到其他服務器上繼續(xù)提供服務，切換時間為“零”。數(shù)據(jù)庫路由器是 實時并發(fā)數(shù)據(jù)庫事務處理同步復制器和負載平衡器。所有的數(shù)據(jù)庫客戶都通過ICX訪問數(shù)據(jù)庫。當訪問、查詢SQL Server數(shù)據(jù)庫的時 候ICX可以根據(jù)實際情況分配服務器來提供服務，大大提高服務速度和優(yōu)化性能，完成負 載均衡。ICX可以同時連接多

15、臺數(shù)據(jù)庫，這若干臺數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容在任何時刻由ICX保證是 完全一致的。也就是說，ICX采用了全新的并發(fā)事務處理的方式，向連接的N臺數(shù)據(jù)庫同 步復制事務處理，使得系統(tǒng)在任何時刻具有多個一致的最新邏輯數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)集。當其中一臺 數(shù)據(jù)庫服務器發(fā)生故障的時候，ICX可以實時的、第一時間切換到其他服務器上來繼續(xù)提供 服務。真正的實現(xiàn)零時間的服務器切換，大大提高安全性，真正意義的實現(xiàn)服務器不間斷服 務。SQL Server 2005實現(xiàn)負載均衡作者：天津工業(yè)大學計算機技術(shù)與自動化學院李哲楊連賀Internet的規(guī)模每一百天就會增長一倍，客戶希望獲得7天x24小時的不間斷可用性及 較快的系統(tǒng)反應時間，而不愿屢次

16、看到某個站點“Server Too Busy-及頻繁的系統(tǒng)故障。隨著業(yè)務量的提高,以及訪問量和數(shù)據(jù)流量的快速增長，網(wǎng)絡各個核心部分的處理性能 和計算強度也相應增大，使得單一設備根本無法承擔。在此情況下，如果扔掉現(xiàn)有設備去做 大量的硬件升級，必將造成現(xiàn)有資源的浪費，而且下一次業(yè)務量的提升，又將導致再一次硬 件升級的高額成本投入。于是，負載均衡機制應運而生。對于負載均衡，筆者經(jīng)常接觸的當屬Oracle的負載均衡機制。下面，我們先簡單了解 Oracle的負載均衡的實現(xiàn)方案。Real Application Clusters 是雙機并行服務器（8i 及以前版本稱作 Oracle Parallel Se

17、rver， OPS），用來在集群環(huán)境下實現(xiàn)多機共享數(shù)據(jù)庫，以保證應用的高可用性，同時可以自動實 現(xiàn)并行處理及均分負載，還能實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫在故障時的排錯和無斷點恢復。它可以自動進行負 載平衡、故障修復和規(guī)劃停機時間，以支持高可用性應用程序。若并行服務器中某節(jié)點失效， 透明的應用程序容錯能夠把用戶自動轉(zhuǎn)接到另一節(jié)點上繼續(xù)運行，應用程序在用戶沒有察覺 的情況下繼續(xù)執(zhí)行。這使周期性和非周期性發(fā)生故障的系統(tǒng)增大了連續(xù)可用性。進程的失效 可以完全透明地轉(zhuǎn)移到另一節(jié)點上去，通過適當?shù)嘏渲茫梢灾付ㄋ胁樵兌荚诳蛻舳诉M行 緩存，這樣它們便可以在轉(zhuǎn)移后的節(jié)點上重新設置。下面我們重點介紹Sql Server 2005

18、是如何實現(xiàn)負載均衡的。Sql Server 2005 的新特性端到端拓撲的事務性復制SQL Server 2005對端到端(P2P)拓撲結(jié)構(gòu)上事務性的復制加強了支持。P2P的拓撲結(jié)構(gòu) 支持無限的發(fā)布服務器，它們彼此之間可以互相交換事務。P2P拓撲是SQL Server的一個巨大進步?，F(xiàn)在，多端點服務器可以更改數(shù)據(jù)，并且向 其他的發(fā)布者復制事務。這就是說，訂閱服務器不再被限制在主要的報告環(huán)境中，可以通過 事務性負載全球共享的方式將服務器分布開來。當用戶的數(shù)量增加的時候，只要簡單地向這 個群體中添加服務器即可。除了將負載分布之外，這個拓撲結(jié)構(gòu)還增加了可用性。如果任何一個點的服務器不可達，則 池中其

19、他服務器就會共享這個負載，因為每個服務器都有其他所有服務器上可獲得的全部數(shù) 據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫鏡像和快照SQL Server 2005引入了數(shù)據(jù)庫鏡像的概念，來幫助獲得高可用性。特別提醒的是，只 要它正式發(fā)布了，數(shù)據(jù)庫鏡像就可以在SQL Server 2005上使用。然而，只有到SQL Server 2005 Service Pack 1才會支持鏡像。數(shù)據(jù)庫快照是SQL Server 2005中引入的另一項特性?？煺帐悄骋粋€時間點上的數(shù)據(jù)庫 的克隆。只要對鏡像數(shù)據(jù)庫進行了快照，就可以讓用戶查詢快照?？煺盏纳赏ǔＶ恍枰獛?秒鐘，因為它實際上在這個過程中并沒有拷貝任何數(shù)據(jù)。因此，要把負載分布到主服務

20、器和 備用服務器上，就可以將數(shù)據(jù)庫做鏡像，然后階段性地對備份服務器進行快照。而且還可以 使用快照在主服務器上進行報告。軟件實現(xiàn)SQL Server 2005的負載均衡中間層實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的負載均衡技術(shù)，首先要有一個可以控制連接數(shù)據(jù)庫的控制端。在這里，它 截斷了數(shù)據(jù)庫和程序的直接連接，由所有的程序來訪問這個中間層，然后再由中間層來訪問 數(shù)據(jù)庫。這樣，我們就可以具體控制訪問某個數(shù)據(jù)庫了，然后還可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫的當前負載 來調(diào)整每次連接到哪個數(shù)據(jù)庫。好處在兩個方面:首先，它成功地將數(shù)據(jù)庫放到了內(nèi)網(wǎng)之中， 更好地保護了數(shù)據(jù)庫的安全性。如果數(shù)據(jù)庫也在公網(wǎng)上，1433端口是很容易被攻擊的，所 以要保護數(shù)據(jù)庫與之

21、的連接，就用到了中間層。它可以將數(shù)據(jù)庫更加好地保護在內(nèi)網(wǎng)。其次， 連接數(shù)據(jù)庫的所有連接都可以控制，更方便DBA對數(shù)據(jù)的管理，看哪些連接更耗費數(shù)據(jù)庫 資源，以便更好地優(yōu)化代碼。但是，也有兩點要注意:第一，必須要做成Windows的服務程序。Windows發(fā)展到今天， 如果以一個集成的大系統(tǒng)來講，做成服務程序更加穩(wěn)定，也更加安全，這樣做即使用戶不登 錄機器，也可以使用。第二，必須要使用多個中間層。從中間層的作用可以看出，它承接了 數(shù)據(jù)庫的所有連接，所以，一旦出了問題，就會導致整個系統(tǒng)癱瘓。所以做多個中間層是必 要的，這樣，如果一個壞了可以登錄到另一個。實現(xiàn)多據(jù)庫數(shù)據(jù)同步中間層有了，下一步的工作是設

22、置構(gòu)建數(shù)據(jù)庫集群。對于負載均衡，最重要的就是所有 服務器的數(shù)據(jù)都是同步的。這是一個集群所必需的，因為，如果數(shù)據(jù)不同步，那么用戶從一 臺服務器讀出的數(shù)據(jù)，就有別于從另一臺服務器讀出的數(shù)據(jù)，這是不能允許的。所以必須實 現(xiàn)一個數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)同步。這里設置一個用于寫入的數(shù)據(jù)庫，設置兩個用于讀出的數(shù)據(jù)庫， 因為據(jù)統(tǒng)計，一般來講，70%的數(shù)據(jù)庫操作為讀操作。首先，在寫入數(shù)據(jù)庫上做一個發(fā)布服務器，主要基于SQL Server 2005的復制技術(shù)，將 即將用到的表都選上。注意，在連接上要選用模擬用戶，然后共享時選擇sa用戶，這樣就 可以將數(shù)據(jù)共享了。其次，在兩個讀服務器上做訂閱服務，要注意同樣的事項，這樣一個一寫兩讀”的數(shù)據(jù) 庫集群就完成了。數(shù)據(jù)庫的安全備份在一個大的系統(tǒng)中，系統(tǒng)的無故障性是很重要的，但是在剛才的系統(tǒng)下，如果用于寫的 服務器突然壞了，整個系統(tǒng)就會出現(xiàn)問題，所以，再做個備份是必要的。數(shù)據(jù)庫鏡像是SQL Server 2005大力推出的，它就是要實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的安全轉(zhuǎn)移，所以需 要再單獨拿出一臺機器來做備份服務器，將完全鏡像寫入該服務器，這樣，即使寫入服務器 壞了，它也可以自動轉(zhuǎn)移到備份服務器上來，保證不影響用戶。這實際上就相當于