1、F5負(fù)載均衡原理負(fù)載均衡的基本概念1 .什么是負(fù)載平衡？負(fù)載平衡技術(shù)通過在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上提供廉價、高效、透明的方法，來增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬、提高吞吐量、增強網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理能力、提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性。 這有兩個意義：首先，大量的同時訪問或數(shù)據(jù)流量在多個節(jié)點設(shè)備上分別處理，用戶等待響應(yīng)的時間減少，然后，單一重負(fù)載的運算被分擔(dān)到多個節(jié)點設(shè)備上進(jìn)行并行處理，在各節(jié)點設(shè)備的處理結(jié)束后，將結(jié)果匯總起來，用戶BIG/IP使用定義的虛擬IP地址為用戶的一個或多個應(yīng)用服務(wù)器提供服務(wù)。 因此，您可以為大量基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供服務(wù)器負(fù)載均衡服務(wù)。 BIG/IP繼續(xù)對目標(biāo)服務(wù)器進(jìn)行從L4到L7

2、的合理性檢查，如果用戶通過VIP請求目標(biāo)服務(wù)器的服務(wù)，那么BIG/IP根據(jù)目標(biāo)服務(wù)器之間的性能和網(wǎng)絡(luò)健康狀況，按用戶的要求進(jìn)行下圖顯示了負(fù)載平衡的過程。1 .客戶向VIP提出服務(wù)請求2. BIGIP接收到該請求，將包中的目的地IP地址更改為選擇的后臺服務(wù)器IP地址，并將包發(fā)送到在后臺選擇的服務(wù)器3 .當(dāng)后臺服務(wù)器收到時，根據(jù)它的路由將響應(yīng)分組返回給BIGIP4. BIGIP接收到響應(yīng)包后，將其中的源地址改為VIP的地址，并返回給客戶機，由此完成了標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器負(fù)載平衡的處理。2 .負(fù)載平衡的典型流程在VIP中監(jiān)聽需要適當(dāng)負(fù)載平衡的通信l對服務(wù)器進(jìn)行監(jiān)視和健康檢查，隨時掌握服務(wù)器場的可用性狀態(tài)l應(yīng)

3、用負(fù)載均衡和交換功能，使用各種策略移動到適當(dāng)?shù)姆?wù)器2.1在VIP中監(jiān)聽需要適當(dāng)負(fù)載平衡的通信通過在BIGIP中設(shè)置VIP，監(jiān)聽需要負(fù)載均衡的通信。 此VIP地址可以是獨立的主機地址和端口的組合(例如15:80 )，也可以是網(wǎng)絡(luò)地址和端口的組合(例如:80 )，也可以是業(yè)務(wù)2.2服務(wù)器的健康監(jiān)視和檢查服務(wù)器(Node) - Ping (ICMP )BIGIP能夠定期地通過ICMP數(shù)據(jù)包檢測后臺服務(wù)器的IP地址，如果在設(shè)定時間內(nèi)有該地址的ICMP的響應(yīng)，則認(rèn)為該服務(wù)器能夠提供服務(wù)端口(Port) - ConnectBIGIP能夠定期地在TCP分

4、組中檢測后臺服務(wù)器的服務(wù)端口，如果在設(shè)定的時間內(nèi)從該服務(wù)器端口作出響應(yīng)，則認(rèn)為服務(wù)器能夠提供服務(wù)增強內(nèi)容驗證(ecv :擴展內(nèi)容驗證)-ecvECV是一種非常復(fù)雜的服務(wù)檢查，主要用于確認(rèn)應(yīng)用程序是否能返回滿足請求的數(shù)據(jù)。 如果應(yīng)用程序響應(yīng)服務(wù)檢查并返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)，則BIG/IP控制器將服務(wù)器識別為正常。 如果服務(wù)器無法返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)，則認(rèn)為服務(wù)器已關(guān)機。 如果停機時間得到修復(fù)，BIG/IP會自動驗證應(yīng)用程序是否能正確滿足客戶的請求并重新開始向服務(wù)器分發(fā)。 此功能允許BIG/IP將保護(hù)擴展到后端應(yīng)用程序(例如Web內(nèi)容和數(shù)據(jù)庫)。 使用BIG/ip的ECV功能，可以向Web服務(wù)器、防火墻、高速緩

5、存服務(wù)器、代理服務(wù)器和其他透明設(shè)備發(fā)送查詢，并查看返回的響應(yīng)。 這有助于確認(rèn)您需要提供給客戶的內(nèi)容。擴展應(yīng)用程序驗證(eav :擴展應(yīng)用程序驗證)EAV是一種服務(wù)檢查，用于確認(rèn)在服務(wù)器上運行的應(yīng)用程序是否能響應(yīng)客戶的請求。 為了完成此檢查，BIG/IP控制器使用一個名為外部服務(wù)檢查者的客戶端程序，該程序位于BIG/IP控制器外部，提供完全定制的服務(wù)檢查功能。 例如，外部服務(wù)檢查器可以從internet或internet上的后臺數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)，并驗證要在HTML頁面上顯示的應(yīng)用程序是否正在工作。 EAV是BIG/IP提供的非常獨特的功能，提供管理員客戶化BIG/IP后訪問各種應(yīng)用程序的能力，除

6、了BIG/IP提供標(biāo)準(zhǔn)的可用性驗證以外，還提供服務(wù)器、應(yīng)用程序、內(nèi)容的可用性等最重要的反饋此功能對電子商務(wù)和其他應(yīng)用程序很重要，并被用于從客戶的角度來測試站點。 例如，您可以模擬客戶完成交易所需的所有步驟。 例如，連接到站點，從目錄中選擇一個項目，以驗證事務(wù)處理中使用的信用卡。 一旦BIG/ip掌握了這一“可用性”信息，就可以利用負(fù)載平衡最大化資源可用性。BIG/IP是預(yù)定義的可擴展應(yīng)用程序認(rèn)證(eav )，包括兩個用戶界面：瀏覽器和CLI配置，用于測試互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的狀態(tài)和狀態(tài)。 BIG/IP預(yù)定義應(yīng)用程序檢查： FTP、NNTP、SMTP、POP3、MSSQL。2 .負(fù)載平衡的分類：負(fù)載均衡的

7、應(yīng)用與其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比面窄，從技術(shù)角度來看，負(fù)載均衡分為3種：1 .對鏈路的負(fù)載均衡用于鏈路的負(fù)載均衡是指用于鏈路的負(fù)載均衡也是解決當(dāng)前電信網(wǎng)絡(luò)通信的相互連接的最專業(yè)技術(shù)，例如該應(yīng)用具有多個ISP網(wǎng)絡(luò)的出口。 其實現(xiàn)原理是基于負(fù)載均衡算法計算，并優(yōu)先選擇到目標(biāo)地址的數(shù)據(jù)離哪個鏈路最慢，即該鏈路2 .服務(wù)器負(fù)載均衡嚴(yán)格來說，對服務(wù)器的負(fù)載均衡是對同一應(yīng)用的負(fù)載均衡，與服務(wù)器本身沒有太大關(guān)系。 只有相同的應(yīng)用程序存在負(fù)載均衡的概念，不能在不同的應(yīng)用程序之間均衡負(fù)載。 例如，如果ftp服務(wù)器和web服務(wù)器各有一臺，則在這兩臺服務(wù)器之間不存在負(fù)載均衡的應(yīng)用程序。 現(xiàn)在，所有負(fù)載均衡的制造商基于虛擬IP

8、技術(shù)來實現(xiàn)服務(wù)器的負(fù)載均衡，負(fù)載均衡設(shè)備進(jìn)行服務(wù)器的健康檢查，然后將檢查結(jié)果放入設(shè)備服務(wù)器的狀態(tài)列表中，根據(jù)該檢查結(jié)果來決定向哪個服務(wù)器發(fā)送請求是最有效的，F(xiàn)5的LTM系列被廣泛利用3 .對廣域網(wǎng)的負(fù)載均衡對廣域網(wǎng)的負(fù)荷分散主要應(yīng)用于幾個大網(wǎng)站，也有人將其稱為異地負(fù)荷分散。 例如，我們有兩臺WEB服務(wù)器，一臺是北京IDC室(互聯(lián)網(wǎng))，一臺是廣州IDC室(電信)，兩臺WEB服務(wù)器的內(nèi)容相同。 對這2臺服務(wù)器進(jìn)行負(fù)荷分散是廣域網(wǎng)負(fù)荷分散。 應(yīng)用比較廣泛的是F5的3ns設(shè)備。3 .負(fù)載均衡的算法負(fù)載均衡設(shè)備本身基于負(fù)載均衡算法，負(fù)載均衡算法分為兩種：靜態(tài)負(fù)載均衡算法和動態(tài)負(fù)載均衡算法l輪詢(Roun

9、d Robin ) :順序循環(huán)要求每個服務(wù)器順序循環(huán)連接。 如果任何一臺服務(wù)器發(fā)生第2層到第7層故障，BIGIP會順序從循環(huán)隊列中取出它，并返回正常，而不參加下一次輪詢。l比率(Ratio ) :按比例分配每個服務(wù)器的權(quán)重值，根據(jù)該比率將用戶的請求分配給每個服務(wù)器。 如果其中一臺服務(wù)器出現(xiàn)第2層到第7層故障，BIGIP將從服務(wù)器隊列中檢索該故障，并返回正常，而不參與下一次用戶請求的分配。l優(yōu)先級：為所有服務(wù)器組定義優(yōu)先級、BIGIP用戶的請求，并分配給優(yōu)先級最高的服務(wù)器組(在同一組中，使用輪詢或速率算法來分配用戶的請求)。 當(dāng)所有最高優(yōu)先級的服務(wù)器都發(fā)生故障時，BIGIP向二級優(yōu)先級的服務(wù)器組

10、發(fā)送請求。 此方法實際上為用戶提供了熱備份方法。l最小連接方式(Least Connection ) :向進(jìn)行最小連接處理的服務(wù)器傳遞新連接。 如果任一服務(wù)器出現(xiàn)第2層到第7層故障，BIGIP將從服務(wù)器隊列中提取該故障，并返回正常，而不參與下一次用戶請求的分配。l最快模式(Fastest ) :連接到響應(yīng)最快的服務(wù)器。 如果任一服務(wù)器出現(xiàn)第2層到第7層故障，BIGIP將從服務(wù)器隊列中提取該故障，并返回正常，而不參與下一次用戶請求的分配。l觀測模式：連接數(shù)和響應(yīng)時間基于這兩種最佳平衡，根據(jù)新請求選擇服務(wù)器。 如果任一服務(wù)器出現(xiàn)第2層到第7層故障，BIGIP將從服務(wù)器隊列中提取該故障，并返回正常，而不參與下一次用戶請求的分配。l預(yù)測模式： bigip使用收集到的服務(wù)器的當(dāng)前性能指標(biāo)，進(jìn)行預(yù)測分析，并且如果選擇了下一個時間片內(nèi)的服務(wù)器，則bigip的性能可以達(dá)到相應(yīng)用戶的要求。 (用BIGIP檢測)l動態(tài)性能分布(Dynamic Ratio-APM):BIGIP收集的應(yīng)用程序和應(yīng)用服務(wù)器性能參數(shù)動態(tài)調(diào)整通信量分布。l當(dāng)動態(tài)服務(wù)器補充(Dynamic Se