基于网络处理器的负载均衡系统研究与实现

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1、济南大学硕士学位论文2．1负载均衡定义第二章负载均衡系统概述负载均衡包含两方面的含义：首先，大量的并发访问或数据流量分担到多台节点设备上分别处理，减少用户等待响应的时间；其次，单个重负载的运算分担到多台节点上做并行处理，每个节点设备处理结束后，将结果汇总并返回给用户，系统处理能力得到大幅度提升。在集群环境中，负载均衡是建立在网络结构之上的，它提供了一种廉价而有效的方法扩展系统网络带宽和增加吞吐量，加强系统的数据处理能力，提高系统的灵活性和可用性。它主要完成的任务有：为用户提供更好的访问质量；提高系统响应速度；提高系统资源利用率；避免系统

2、关键部位出现单点失效。负载均衡结构如下图所示：图2．1负载均衡结构图目前负载均衡系统的实现需要两类的设备：服务器和分配器。服务器为用户提供真正的服务，也就是指给用户提供负载均衡服务的计算机设备，有关该设备的一些性能数据是负载均衡的主要依据之一；分配器负责给用户服务分配服务器，分配器的主要功能是根据客户和服务器的各种情况(这些情况要能反映服务器的负载状况或性能状况)通过一定的算法进行调动和分配工作，从而进一步提高服务器的稳定性、响应能力。2．2负载均衡技术分类负载调度算法决定着如何高效且均衡地将负载分配到集群中的各个服务器上，它是集群系统

3、分配负载的核心。根据不同的分类规则可以将负载均衡技术分为很多类，具体如图所示：5◇◇i{{箩～基于网络处理器的负载均衡系统的研究与实现负载均衡软件负载均衡与硬件负载均衡实时与非实时负载均衡．本地负载均衡与全局负载均衡静态负载均衡与动态负载均衡静态动态静态最优解算法{蒸茎蒿技术搜索法【队列法次优解算法僵套塞蓓羹囊法非掠夺式和掠夺式集中式和分布式节点被动与节点主动(RI，SI)综合方法{惫骞蠢霜叁銮式相结合i动态相菪合图2．2负载均衡技术分类2．2．1软件／硬件的负载均衡技术(1)软件负载均衡技术软件负载均衡技术就是利用现有的服务器资源，通

4、过编写软件实现服务器负载均衡。与硬件负载均衡相比，是一种充分利用现有资源、能够节约资金、负载均衡措施灵活、现实有效的方法，如’DNS负载均衡、内部协议转换负载均衡、中间件负载均衡等。其主要生产厂商有Windows2000AdvancedServer,以及众多的FreeLinux和BSDUNIX等。基于软件的负载均衡系统具有开发成本低、应用灵活、维护方便等优点，可以满足一般的负载均衡需求。但是基于软件的解决方案缺点也比较多，例如：因为每台服务器上安装额外的软件运行会消耗系统不定量的资源，越是功能强大的负载均衡软件，资源消耗的越多，所以当连

5、接请求特别多的时候，软件本身就会成为服务器工作工作成败的关键；软件负载均衡系统的可扩充性不是很好，往往受到操作系统的限制；同时由于操作系统本身的漏洞，还会引起系统安全问题。(2)硬件负载均衡技术基于硬件的负载均衡，即将负载均衡功能形成专门的硬件。所有服务器组成服务器簇(又称虚拟服务器)，共同负担外部用户的访问负载，每个服务器具有相同的内容(档次可以不同)和一个相同口地址，其IP地址又称虚拟IP地址，与网站域名绑定用于对外公布。该技术的核心是用于选择服务器的负载均衡器(具有负载均衡功能的路由器或专用设备)，所有外部用户对该服务器的访问都要

6、通过该设备，由其选择最合适的服务器处理用户的访问请求。基于硬件的负载均衡器，独立于操作系统，其整体6济南大学硕士学位论文性能得到了较大提高，加之多样化的负载均衡策略、智能化的流量管理，可以满足高端需求。但是采用基于硬件的负载均衡系统时，外部用户对服务器的所有访问请求都必须通过负载均衡器，并由其转发。因此负载均衡器容易成为外部用户访问数据中心的瓶颈。除此之外，通常的硬件负载均衡器都是专用高速交换机或由具有负载均衡能力的核心路由器代替，其连接关系表项的查找和比较也是直接基于硬件的运作方式，由此导致负载均衡器价格昂贵，限制其普遍使用。2．2．

7、2本地／全局负载均衡技术本地／全局负载均衡——负载均衡从其应用的地理结构上，分为本地负载均衡和全局负载均衡。本地负载均衡是指对本地的服务器群做负载均衡，全局负载均衡是指在不同地理位置、有不同网络结构的服务器群间做负载均衡。(1)本地负载均衡技术本地负载均衡技术能有效地解决数据流量过大、网络负荷过重等问题，并且不需花费昂贵开支购置性能卓越的服务器，可充分利用现有设备，避免服务器单点故障造成数据流量的损失。同时灵活多样的均衡策略，可把数据流量合理地分配给服务器群内的服务器，来共同负担。即使是再给现有服务器扩充升级，也只是简单地增加一个新的服

8、务器到服务群中，。而不需改变现有网络结构、停止现有的服务。‘(2)全局负载均衡技术全局负载均衡，主要用于在一个多区域拥有自己服务器的站点，为了使全球用户只以一个m地址或域名就能访问到离自己最近的服务器，从而