linux服务器下多网卡负载均衡的研究与实现

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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果Linux服务器下多网卡负载均衡的研究与实现实现负载均衡首先是基于网络的高可用性提出来的，高可用技术是容错技术的一个分支。实现系统的高可用性最简单的一个办法就是冗余。完整的网络负载均衡和高可用性网络技术有两个方面构成，一是多服务器的绑定和负载均衡，二是一个服务器内部的多网卡绑定的负载均衡，这里主要讨论一个服务器内部的多网卡绑定时的负载均衡。3Linux的bonding技术中负载均衡的简单实现3．1Linux的bonding技

2、术Linux的bonding技术是网卡驱动程序之上、数据链路层之下实现的一个虚拟层，通过这种技术，服务器接在交换机上的多块网卡不仅被绑定为一个IP，MAC地址也被设定为同一个，进而构成一个虚拟的网卡，工作站向服务器请求数据，服务器上的网卡接到请求后，网卡根据某种算法智能决定由谁来处理数据的传输。Bonding技术可以提高主机的网络吞吐量和可用性。3．2Linux的几种发送均衡算法目前Linux的发送算法最主要的有三种：轮转算法、备份算法、MAC地址异或算法。下面对目前这三种主要算法进行简单分析。3．2．1轮转算法课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作

3、出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果该算法是基于公平原则进行的，它为每个将要被发送的数据包选择发送接口，算法的主要思想是首先第一个数据包由一个接口发送，另一个数据包则由另外一个接口发送，下面依次进行循环选择。通过分析我们可以看出这种算法比较比较简单，在发送数据方面也比较公平，能保证网卡发送数据时候的负载均衡，资源利用率很高。但是我们知道如果一个连接或者会话的数据包从不同的接口发出的话，中途再经

4、过不同的链路，在客户端很有可能会出现数据包无序到达的问题，而无序到达的数据包需要重新要求被发送，这样网络的吞吐量就会下降。3．2．备份算法该算法将多个网卡接口中的一个接口设定为活动状态，其他的接口处于备用状态。当活动接口或者活动链路出现故障时，启动备用链路，由此可见此算法的优点是可以提供高网络连接的可用性，但是它的资源利用率较低，只有一个接口处于工作状态，在有N个网络接口的情况下，资源利用率为1/N。3．2．MAC地址异或算法该算法的主要思想是：由服务器的MAC地址和客户端的MAC地址共同决定每个数据包的发送端口号，由源MAC地址和目的MAC地址进行异或计

5、算，并将异或结果对接口数求余计算。由于发送到同一个客户端的数据流经过同一个链路，因此数据包能够有序到达客户端。此算法在只有一个客户机访问服务器或者服务器和客户机不在同一子网的情况下，由算法思想得知这种情况下负载不会均衡，在只有一个客户机访问服务器的时候，资源的利用率也是1/N(N为接口数)。通常在一个大的局域网内，往往存在多个子网。其拓扑结构如下所示：图1课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生

6、提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果局域网拓扑图基于传输协议的发送算法上面我们对Linux中的几种实现多网卡发送负载均衡算法进行了分析，针对这些算法的不足，这里提出另外一种发送负载均衡算法。4．1算法描述实现我们知道网络传输协议有TCP和UDP两种，其中UDP是一种无连接、不可靠的传输协议。TCP是一种提供面向连接的、可靠的字节流服务，譬如一个客户机和一个服务器在彼此交换数据前要建立一个连接。一个TCP连接或者一个UDP会话的结构大致如下：{source，dst，saddr，daddr}其中source为源端口号，dst为目的端口号，saddr为源i

7、p地址，daddr为目的ip地址。基于传输协议的发送算法的主要思想是:由目的主机号、目的主机所在子网的子网号及该会话的TCP或UDP的目的端口号共同决定某个数据包的发送接口号，此算法和MAC地址的异或算法有点类似，因为它也是一种异或计算。下面我们约定：host为要发送数据包的目的主机号。subnet为目的主机的子网的子网号。port为UDP或TCP连接的目的端口号。slave_cnt为绑定的接口数。不失一般性，这里先考虑slave_cnt为4的情况，在这种情况下由上述几个条件异或并进行求余计算来共同确定发送的接口号，即进行下面的运算：(host^subne

8、t^port)&(0x03)%slave_cnt①式上式可能的结果