数据中心架构建设计方案建议书 1、数据中心网络功能区分区说明 功能区说明 图1：数据中心网络拓扑图 数据中心网络通过防火墙和交换机等网络安全设备分隔为个功能区：互联网区、应用服务器区、核心数据区、存储数据区、管理区和测试区。可通过在防火墙上设置策略来灵活控制各功能区之间的访问。各功能区拓扑结构应保持基本一致，并可根据需要新增功能区。 在安全级别的设定上，互联网区最低，应用区次之，测试区等，核心数据区和存储数据区最高。 数据中心网络采用冗余设计，实现网络设备、线路的冗余备份以保证较高的可靠性。 互联网区网络 外联区位于第一道防火墙之外，是数据中心网络的Internet接口，提供与Internet高速、可靠的连接，保证客户通过Internet访问支付中心。 根据中国南电信、北联通的网络分割现状，数据中心同时申请中国电信、中国联通各1条Internet线路。实现自动为来访用户选择最优的网络线路，保证优质的网络访问服务。当1条线路出现故障时，所有访问自动切换到另1条线路，即实现线路的冗余备份。
但随着移动互联网的迅猛发展，将来一定会有中国移动接入的需求，互联区网络为未来增加中国移动（铁通）链路接入提供了硬件准备，无需增加硬件便可以接入更多互联网接入链路。 外联区网络设备主要有：2台高性能链路负载均衡设备F5 LC1600，此交换机不断能够支持链路负载,通过DNS智能选择最佳线路给接入用户,同时确保其中一条链路发生故障后,另外一条链路能够迅速接管。互联网区使用交换机可以利用现有二层交换机，也可以通过VLAN方式从核心交换机上借用端口。 交换机具有端口镜像功能，并且每台交换机至少保留4个未使用端口，以便未来网络入侵检测器、网络流量分析仪等设备等接入。 建议未来在此处部署应用防火墙产品，以防止黑客在应用层上对应用系统的攻击。 应用服务器区网络 应用服务器区位于防火墙内，主要用于放置WEB服务器、应用服务器等。所有应用服务器和web服务器可以通过F5 BigIP1600实现服务器负载均衡。 外网防火墙均应采用千兆高性能防火墙。防火墙采用模块式设计，具有端口扩展能力，以满足未来扩展功能区的需要。 在此区部署服务器负载均衡交换机，实现服务器的负载均衡。也可以采用F5虚拟化版本，即无需硬件，只需要使用软件就可以象一台虚拟服务器一样，运行在vmware ESXi上。 数据库区
几种负载均衡算法 本地流量管理技术主要有以下几种负载均衡算法： 静态负载均衡算法包括：轮询，比率，优先权 动态负载均衡算法包括: 最少连接数,最快响应速度，观察方法，预测法，动态性能分配，动态服务器补充，服务质量，服务类型，规则模式。 静态负载均衡算法 ◆轮询（Round Robin）：顺序循环将请求一次顺序循环地连接每个服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从顺序循环队列中拿出，不参加下一次的轮询，直到其恢复正常。 ◆比率（Ratio）：给每个服务器分配一个加权值为比例，根椐这个比例，把用户的请求分配到每个服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配, 直到其恢复正常。 ◆优先权（Priority）：给所有服务器分组,给每个组定义优先权，BIG-IP 用户的请求，分配给优先级最高的服务器组（在同一组内，采用轮询或比率算法，分配用户的请求）；当最高优先级中所有服务器出现故障，BIG-IP 才将请求送给次优先级的服务器组。这种方式，实际为用户提供一种热备份的方式。 动态负载均衡算法 ◆最少的连接方式（Least Connection）：传递新的连接给那些进行最少连接处理的服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配, 直到其恢复正常。 ◆最快模式（Fastest）：传递连接给那些响应最快的服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配，直到其恢复正常。 ◆观察模式（Observed）：连接数目和响应时间以这两项的最佳平衡为依据为新的请求选择服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配，直到其恢复正常。 ◆预测模式（Predictive）：BIG-IP利用收集到的服务器当前的性能指标，进行预测分析，选择一台服务器在下一个时间片内，其性能将达到最佳的服务器相应用户的请求。(被BIG-IP 进行检测) ◆动态性能分配(Dynamic Ratio-APM):BIG-IP 收集到的应用程序和应用服务器的各项性能参数，动态调整流量分配。 ◆动态服务器补充(Dynamic Server Act.):当主服务器群中因故障导致数量减少时，动态地将备份服务器补充至主服务器群。 ◆服务质量(QoS）:按不同的优先级对数据流进行分配。 ◆服务类型(ToS): 按不同的服务类型（在Type of Field中标识）负载均衡对数据流进行分配。 ◆规则模式：针对不同的数据流设置导向规则，用户可自行。 负载均衡对应本地的应用交换，大家可以通过对上述负载均衡算法的理解，结合实际的需求来采用合适你的负载均衡算法，我们常用到的一般是最少连接数、最快反应、或者轮询，决定选用那种算法，主要还是要结合实际的需求。
1.Rr – Round Robin 默认情况下，访问请求分配的次序为： 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3,4 若Servers之间存在性能差异，可以通过调整分配粒度值（weight），来控制访问请求分配的次序： 1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3,4,4,4, 2.Lc - Least Connections 新的访问请求将分配至当前连接数最少的一台服务器上。分配粒度方法定义了两个服务器的活动连接数要有多大差别，算法里才会将它们区分为不同等级。3.Sr – Shortest Response Time 基于后台服务器的最短相应时间来分配新的访问请求。 4.Pi – Persistent IP 相同IP地址的请求将会分配到相同的服务器上 5.HI - Hash IP 这是一种基于源IP地址Hash来分发新建连接的算法。客户端发送一个请求到虚拟服务器；负载均衡设备将根据源IP地址计算出的哈希值来选择将该访问请求发送到哪一台服务器；对于哈希值相同的请求连接，都将会发送到相同的服务器上。 注意：如果一台服务器失效了，将导致负载均衡设备上的哈希值重新计算，这样对所有原已维持的会话状态都将产生影响。 在负载均衡集群的方式下，客户端到服务器端的对应关系，在其他负载均衡设备上无法维持的，因此当其中一台负载均衡设备失效以后，客户端的请求将会在其他正常的负载均衡重新进行负载分配。 6.CHI – Consistent Hash IP 这是一种基于源IP地址Hash来分发新建连接的算法。 客户端发送一个请求到虚拟服务器；负载均衡设备将根据源IP地址计算出的哈希值来选择将该访问请求发送到哪一台服务器；对于哈希值相同的请求连接，都将会发送到相同的服务器上。 注意：
应用交换技术的负载均衡算法 应用交换技术里主要包括四项关键的技术： ●截获和检查流量 ●服务器监控健康检查 ●负载均衡算法 ●会话保持 截获和检查流量保证只有合适的数据包才能通过； 服务器监控和健康检查随时了解服务器群的可用性状态； 负载均衡和应用交换功能通过各种策略导向到合适的服务器； 会话的保持以实现与应用系统完美结合； F5在应用交换技术中的优势： A、截获和检查流量 –BIG-IP 有最强的数据包截获和检查引擎去检查任何数据流量包中的任何部分，可以检测16384bytes包的深度，理论上可以检测 64Kbytes的包长度 –这使得BIG-IP 明显有别于其他的厂商的产品 B、用于定制控制的iRules工具 –可用来定义如何根据报头和/或TCP有效负载信息来引导、保存和过滤流量。 –iRules增强了企业或服务提供商定根据业务需求定制应用流量的能力。 –通用检查引擎和iRules分别是应用智能和业务决策来进行应用流量管理的方法和工具。 C、服务器监控和健康检查
–服务器(Node)-Ping(ICMP) –服务(Port)-Connect –扩展的应用验证(EA V) –扩展的内容验证(ECV) –针对VOD服务器的专用健康检查机制 –针对节点的检查频率和超时频度,e.g.10seconds响应,e.g.5seconds D、负载均衡和应用交换功能 –Global Load Balancer提供17种负载均衡算法 –F5提供最优质的负载均衡和应用交换功能 静态算法 动态算法 智能算法 I –control UIE + Irules –Local Load Balancer提供12种负载均衡算法 E、持续功能 –连续性与负载平衡是相互对立的，但它对于负载平衡又是必不可少的! –简单的连续性—基于源地址 –HTTP Cookie 连续性 –SSL Session ID 连续性 –目的地址的亲合作用--caches –standby BIG-IP实现对连续性记录的镜像 –智能与第七层的内容交换组合 F5做为应用交换领域的领导厂商，一直保持着技术上的领先地位，F5已经有40多项技术申请了专利，其它的竞争合作伙伴都在购买F5的这些专利技术。接下来我们讨论一下负载均衡算法。
负载调度算法 负载均衡（Load Balance），又称为负载分担，就是将负载（工作任务）进行平衡、分摊到多个操作单元上进行执行，例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。负载均衡建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价又有效的方法来扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。 在调度器的实现技术中，IP负载均衡技术是效率最高的。在已有的IP负载均衡技术中有通过网络地址转换（Network Address Translation）将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器，称之为VS/NAT技术。在分析VS/NAT 的缺点和网络服务的非对称性的基础上，提出通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS/TUN，和通过直接路由实现虚拟服务器的方法VS/DR，它们可以极大地提高系统的伸缩性。 在内核中的连接调度算法上，IPVS实现了以下几种调度算法： 1 轮叫调度 1.1 轮叫调度含义 轮叫调度（Round Robin Scheduling）算法就是以轮叫的方式依次将请求调度不同的服务器，即每次调度执行i = (i + 1) mod n，并选出第i台服务器。算法的优点是其简洁性，它无需记录当前所有连接的状态，所以它是一种无状态调度。 轮叫是基站为终端分配带宽的一种处理流程，这种分配可以是针对单个终端或是一组终端的。为单个终端和一组终端连接分配带宽，实际上是定义带宽请求竞争机制，这种分配不是使用一个单独的消息，而是上行链路映射消息中包含的一系列分配机制。 1.2 轮叫调度算法流程 轮询调度算法的原理是每一次把来自用户的请求轮流分配给内部中的服务器，从1开始，直到N（内部服务器个数），然后重新开始循环。在系统实现时，我们引入了一个额外条件，即当服务器的权值为零时，表示该服务器不可用而不被调度。这样做的目的是将服务器切出服务（如屏蔽服务器故障和系统维护），同时与其他加权算法保持一致。所以，算法要作相应的改动，它的算法流程如下：假设有一组服务器S = {S0, S1, …, Sn-1}，一个指示变量i表示上一次选择的服务器，W(Si)表示服务器Si的权值。变量i被初始化为n-1，其中n > 0。 j = i; do { j = (j + 1) mod n;
PS：Nginx/LVS/HAProxy是目前使用最广泛的三种负载均衡软件，本人都在多个项目中实施过，参考了一些资料，结合自己的一些使用经验，总结一下。 一般对负载均衡的使用是随着网站规模的提升根据不同的阶段来使用不同的技术。具体的应用需求还得具体分析，如果是中小型的Web应用，比如日PV小于1000万，用Nginx就完全可以了；如果机器不少，可以用DNS轮询，LVS所耗费的机器还是比较多的；大型网站或重要的服务，且服务器比较多时，可以考虑用LVS。一种是通过硬件来进行进行，常见的硬件有比较昂贵的F5和Array等商用的负载均衡器，它的优点就是有专业的维护团队来对这些服务进行维护、缺点就是花销太大，所以对于规模较小的网络服务来说暂时还没有需要使用；另外一种就是类似于Nginx/LVS/HAProxy的基于Linux的开源免费的负载均衡软件，这些都是通过软件级别来实现，所以费用非常低廉。 目前关于网站架构一般比较合理流行的架构方案：Web前端采用 Nginx/HAProxy+Keepalived作负载均衡器；后端采用MySQL数据库一主多从和读写分离，采用LVS+Keepalived的架构。当然要根据项目具体需求制定方案。 下面说说各自的特点和适用场合。 一、Nginx Nginx的优点是： 1、工作在网络的7层之上，可以针对http应用做一些分流的策略，比如针对域名、目录结构，它的正则规则比HAProxy更为强大和灵活，这也是它目前广泛流行的主要原因之一，Nginx单凭这点可利用的场合就远多于LVS了。 2、Nginx对网络稳定性的依赖非常小，理论上能ping通就就能进行负载功能，这个也是它的优势之一；相反LVS对网络稳定性依赖比较大，这点本人深有体会； 3、Nginx安装和配置比较简单，测试起来比较方便，它基本能把错误用日志打印出来。LVS的配置、测试就要花比较长的时间了，LVS对网络依赖比较大。 3、可以承担高负载压力且稳定，在硬件不差的情况下一般能支撑几万次的并发量，负载度比LVS相对小些。 4、Nginx可以通过端口检测到服务器内部的故障，比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等，并且会把返回错误的请求重新提交到另一个节点，不过其中缺点就是不支持url来检测。比如用户正在上传一个文件，而处理该上传的节点刚好在上传过程中出现故障，Nginx会把上传切到另一台服务器重新处理，而LVS就直接断掉了，如果是上传一个很大的文件或者很重要的文件的话，用户可能会因此而不满。 5、Nginx不仅仅是一款优秀的负载均衡器/反向代理软件，它同时也是功能强大的Web应用服务器。LNMP也是近几年非常流行的web架构，在高流量的环境中稳定性也很好。 6、Nginx现在作为Web反向加速缓存越来越成熟了，速度比传统的Squid服务器更快，可以考虑用其作为反向代理加速器。 7、Nginx可作为中层反向代理使用，这一层面Nginx基本上无对手，唯一可以对比
静态负载均衡算法的简单说明 实现的问题： 目前有N个资源Scale1~ScaleN，且这N个资源正在处理个数不等的请求，这时发来M个请求。 如何把M个请求分发到这N个资源中，使得分发完之后这N个资源所处理的请求是均衡的。 名词定义 Scale-资源 Order-请求 compId-每个资源的唯一标识 compId数组-compIdArr 根据每个Scale目前所处理的Order个数多少，从小到大把其对应的compId记录在数组中 负载分配数组-dispatchCountArr 对于dispatchCountArr[i]，它的值表示的是可以分发的Order的个数， 分发的compId的范围是在compIdArr[0]到compIdArr[i]之间。 例，如果有3个Scale，它们的compId和当前的Order个数分别为 Scale1：1，Scale2：5，Scale3：12 那么根据这组数据可以构造一个负载分配数组 dispatchCountArr[0]=(5-1)*1=4 表示可以在Scale1上再分配4个Order dispatchCountArr[1]=(12-5)*2=14 表示可以在Scale1和Scale2上平均分配14个Order dispatchCountArr[2]=整型最大值表示可以在Scale1~Scale3上再平均分配任意个Order 当有多个Order订单，需要为每个都分配一个compId时， 1.先从dispatchCountArr[0]开始，如果dispatchCountArr[0]不为0，说明可以把这个订单指派给Scale1， 并且dispatchCountArr[0]的值减1； 2.如果发现dispatchCountArr[0]已经为0，则继续看dispatchCountArr[1]， 如果大于0，说明可以再从Scale1和Scale2中取一个进行指派，用dispatchCountArr[1] mod 2产生一个0到1 的index，意思是在Scale1和Scale2之间进行平均分配，取compIdArr[index]作为分配的compId， 同时dispatchCountArr[1]减1 3.如果dispatchCountArr[1]也被减为0，那么继续看dispatchCountArr[2]，类似2中的操作， 用dispatchCountArr[2] mod 3产生一个0到2的index，意思是在Scale1到Scale3
实用标准文案 几种负载均衡算法 本地流量管理技术主要有以下几种负载均衡算法： 静态负载均衡算法包括：轮询，比率，优先权 动态负载均衡算法包括: 最少连接数,最快响应速度，观察方法，预测法，动态性能分配，动态服务器补充，服务质量，服务类型，规则模式。 静态负载均衡算法 ◆轮询（Round Robin）：顺序循环将请求一次顺序循环地连接每个服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从顺序循环队列中拿出，不参加下一次的轮询，直到其恢复正常。 ◆比率（Ratio）：给每个服务器分配一个加权值为比例，根椐这个比例，把用户的请求分配到每个服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配, 直到其恢复正常。 ◆优先权（Priority）：给所有服务器分组,给每个组定义优先权，BIG-IP 用户的请求，分配给优先级最高的服务器组（在同一组内，采用轮询或比率算法，分配用户的请求）；当最高优先级中所有服务器出现故障，BIG-IP 才将请求送给次优先级的服务器组。这种方式，实际为用户提供一种热备份的方式。 动态负载均衡算法 ◆最少的连接方式（Least Connection）：传递新的连接给那些进行最少连接处理的服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配, 直到其恢复正常。
◆最快模式（Fastest）：传递连接给那些响应最快的服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配，直精彩文档．实用标准文案 到其恢复正常。 ◆观察模式（Observed）：连接数目和响应时间以这两项的最佳平衡为依据为新的请求选择服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配，直到其恢复正常。 ◆预测模式（Predictive）：BIG-IP利用收集到的服务器当前的性能指标，进行预测分析，选择一台服务器在下一个时间片内，其性能将达到最佳的服务器相应用户的请求。(被BIG-IP 进行检测) ◆动态性能分配(Dynamic Ratio-APM):BIG-IP 收集到的应用程序和应用服务器的各项性能参数，动态调整流量分配。 ◆动态服务器补充(Dynamic Server Act.):当主服务器群中因故障导致数量减少时，动态地将备份服务器补充至主服务器群。 ◆服务质量(QoS）:按不同的优先级对数据流进行分配。 ◆服务类型(ToS): 按不同的服务类型（在Type of Field中标识）负载均衡对数据流进行分配。 ◆规则模式：针对不同的数据流设置导向规则，用户可自行。 负载均衡对应本地的应用交换，大家可以通过对上述负载均衡算法的理解，结合实际的需求来采用合适你的负载均衡算法，我们常用到的一般是最少连接数、最快反应、或者轮询，决定选用那种算法，主要还是要结合实际的需求。
数据中心综合运维平台 一、产品概述 1.1产品背景 随着互联网和计算机技术的发展以及信息化建设步伐的不断加快，各行业都开始大规模的建立和使用网络，并且越来越多的单位对网络办公、各种在线的信息管理系统的依赖程度不断增加。网络的使用者不仅仅是在数量上增长迅速，同时对网络应用的需求也更加多样化，因此网络的运维和管理比以往任何时刻都显得更加重要。 1.2产品定位 数据中心综合运维支撑管理系统正是为了解决在产品背景中描述的问题而设计和开发的。系统包含了网络设备管理、服务器与应用管理、监控与告警管理、机房与布线管理、机房环境监控、等几个模块，将以往需要人工或者从多个不同渠道和系统收集的信息通过一个系统进行整合；将以往各种复杂的网络管理工作简单化、自动化，在极大的提高网络管理的效率同时提高网络服务的质量。 1.3系统构架 网络运维支撑系统采用基于64位Linux操作系统以及mysql数据库进行开发，采用纯粹的B/S构架，WEB展现部分与业务逻辑分离，用户可以自己定制WEB界面；支持分布式数据采集；采用基于角色和分组的权限管理方式，用户可以根据自己单位的管理模式任意制定角色和分组，从而做到权限的横向纵向的任意划分。 1.4技术优势 1. 支持不同厂商的设备 不仅支持思科、华为、H3C、锐捷、神舟数码、中兴、juniper、extreme等厂商的网络设备，同时支持allot、acenet等厂商的安全流控设备。 2. 高可靠性、高稳定性、高安全性 基于Linux操作系统和mysql数据库，不用担心病毒与升级打补丁的麻烦；支持https，保证数据的传输安全。
3. 高性能 基于64位操作系统开发，优化系统配置和自定制内核，发挥64位的最大优势4. 用户、角色、权限自定义 采用基于角色和分组的权限管理方式，用户可以根据自己单位的管理模式任意制定角色和分组，从而做到权限的横向纵向的任意划分 5. 对服务器的监控采用被动方式 对服务器监控不需要在服务器上进行任何的设置，系统根据服务器对外提供服务的情况依据协议规定进行外部探测。 6. 整合机房环境监控与布线管理模块 采用自行设计开发的传感器通过网络对机房、配线间的环境(温度、湿度等)进行实时控和数据记录、结合系统告警功能对环境变化进行实时告警，将布线系统和网管系统结合，提高网络管理的效率。 二、基础网络设备管理 2.1拓扑自动发现与计算 系统支持自动拓扑发现功能，可以进行二层和三层设备的拓扑自动发现. 2.2拓扑管理 可以根据网络的具体情况和用户的使用习惯任意定义网络拓扑图，将任意区域的网络设备放置到一个定义好的拓扑中进行展现。 2.3拓扑展示 通过拓扑图可以选择查看交换机的各种信息，包括端口信息、配线信息、端口状态、用户情况等；如果拓扑图中设备的下级设备(没有显示在本级拓扑中)出现故障，也会在当前拓扑中得到告警体现，同时可以直接从本级拓扑展开到下一级拓扑中。 2.4网络设备管理 可以查看交换机IP地址、描述、厂商、类型、当前状态、在线用户、端口状态、链接关系等信息，也可以直接通过IP查找交换机。 2.5交换机端口状态管理 可以查看被管理交换机的端口列表，包括该交换机所有的物理端口的端口名
F5负载均衡会话保持 1．什么是会话保持？ 在大多数电子商务的应用系统或者需要进行用户身份认证的在线系统中，一个客户与服务器经常经过好几次的交互过程才能完成一笔交易或者是一个请求的完成。由于这几次交互过程是密切相关的，服务器在进行这些交互过程的某一个交互步骤时，往往需要了解上一次交互过程的处理结果，或者上几步的交互过程结果，服务器进行下一步操作时需要这就要求所有这些相关的交互过程都由一台服务器完成，而不能被负载均衡器分散到不同的服务器上。 而这一系列的相关的交互过程可能是由客户到服务器的一个连接的多次会话完成，也可能是在客户与服务器之间的多个不同连接里的多次会话完成。不同连接的多次会话，最典型的例子就是基于http 的访问，一个客户完成一笔交易可能需多次点击，而一个新的点击产生的请求，可能会重用上一次点击建立起来的连接，也可能是一个新建的连接。 会话保持就是指在负载均衡器上有这么一种机制，可以识别做客户与服务器之间交互过程的关连性，在作负载均衡的同时，还保证一系列相关连的访问请求会保持分配到一台服务器上。 2．F5支持什么样的会话保持方法？ F5 BigIP支持多种的会话保持方法，其中包括：简单会话保持（源地址会话保持）、HTTP Header的会话保持，基于SSL Session ID的会话保持，I-Rules会话保持以及基于HTTP Cookie的会话保持，此外
还有基于SIP ID以及Cache设备的会话保持等，但常用的是简单会话保持，HTTP Header的会话保持以及HTTP Cookie会话保持以及基于I-Rules的会话保持。 2.1 简单会话保持 简单会话保持也被称为基于源地址的会话保持，是指负载均衡器在作负载均衡时是根据访问请求的源地址作为判断关连会话的依据。对来自同一IP地址的所有访问请求在作负载均时都会被保持到一台服务器上去。在BIGIP设备上可以为“同一IP地址”通过网络掩码进行区分，比如可以通过对IP地址192.168.1.1进行255.255.255.0的网络掩码，这样只要是来自于192.168.1.0/24这个网段的流量BIGIP 都可以认为他们是来自于同一个用户，这样就将把来自于192.168.1.0/24网段的流量会话保持到特定的一台服务器上。 简单会话保持里另外一个很重要的参数就是连接超时值，BIGIP 会为每一个进行会话保持的会话设定一个时间值，当一个会话上一次完成到这个会话下次再来之前的间隔如果小于这个超时值，BIGIP将会将新的连接进行会话保持，但如果这个间隔大于该超时值，BIGIP 将会将新来的连接认为是新的会话然后进行负载平衡。 基于原地址的会话保持实现起来简单，只需要根据数据包三、四层的信息就可以实现，效率也比较高。存在的问题就在于当多个客户是通过代理或地址转换的方式来访问服务器时，由于都分配到同一台服务器上，会导致服务器之间的负载严重失衡。另外一种情况上客户机数量很少，但每个客户机都会产生多个并发访问，对这些必发访问
为了提高服务器的性能和工作负载能力，天互云计算通常会使用DNS服务器、网络地址转换等技术来实现多服务器负载均衡，特别是目前企业对外的互联网Web 网站，许多都是通过几台服务器来完成服务器访问的负载均衡。 目前企业使用的所谓负载均衡服务器，实际上它是应用系统的一种控制服务器，所有用户的请求都首先到此服务器，然后由此服务器根据各个实际处理服务器状态将请求具体分配到某个实际处理服务器中，对外公开的域名与IP地址都是这台服务器。负载均衡控制与管理软件安装在这台服务器上，这台服务器一般只做负载均衡任务分配，但不是实际对网络请求进行处理的服务器。 一、企业实现Web服务器负载均衡 为了将负载均匀的分配给内部的多个服务器上，就需要应用一定的负载均衡策略。通过服务器负载均衡设备实现各服务器群的流量动态负载均衡，并互为冗余备份。并要求新系统应有一定的扩展性，如数据访问量继续增大，可再添加新的服务器加入负载均衡系统。 对于WEB服务应用，同时有几台机器提供服务，每台机器的状态可以设为regular(正常工作)或backup(备份状态)，或者同时设定为regular状态。负载均衡设备根据管理员事先设定的负载算法和当前网络的实际的动态的负载情况决定下一个用户的请求将被重定向到的服务器。而这一切对于用户来说是完全透明的，用户完成了对WEB服务的请求，并不用关心具体是哪台服务器完成的。 二、使用网络地址转换实现多服务器负载均衡 支持负载均衡的地址转换网关中可以将一个外部IP地址映射为多个内部IP地址，对每次TCP连接请求动态使用其中一个内部地址，达到负载均衡的目的。很多硬件厂商将这种技术集成在他们的交换机中，作为他们第四层交换的一种功能来实现，一般采用随机选择、根据服务器的连接数量或者响应时间进行选择的负载均衡策略来分配负载。然而硬件实现的负载控制器灵活性不强，不能支持更优化的负载均衡策略和更复杂的应用协议。 基于网络地址转换的负载均衡器可以有效的解决服务器端的CPU和磁盘I/O负载，然而负载均衡器本身的性能受网络I/O的限制，在一定硬件条件下具有一定的带宽限制，但可以通过改善算法和提高运行负载均衡程序的硬件性能，来提高这个带宽限制。不同的服务类型对不同的服务器资源进行占用，我们使用的负载衡量策略是使用同一个负载进行评估，这对于大多数条件是适合的，然而最好的办法是针对不同的资源，如CPU、磁盘I/O或网络I/O 等，分别监视服务器负载，由中心控制器选择最合适的服务器分发客户请求。 三、使用DNS服务器实现负载均衡
一、LVS概念 LVS（Linux Virtual Server）：Linux 虚拟服务器 LVS是个负载均衡设备，它不提供任何服务，用户请求到这里的时候，它是将客户需求转发至后端真正提供服务的服务，所以说后端的服务称作real server。LVS分为两段，前一段称为ipvsadm（管理集群服务的命令行工具），后面一段叫做ipvs（内核模块）【提示：LVS和iptables不能同时使用】。 二、LVS类型 LB（Load Balancing）：负载均衡集群 特性：为了增加能力 HA（High Availability）：高可用集群 特性：提供服务的可用性(一年在线时间达到99.999%才行) 计算方法：在线时间/(在线时间/故障处理时间) HP（[HPC]High Performance）：高性能集群 特性：提供服务的性能 三、LVS组成结构（负载均衡实现方案） 基于DNS域名轮流解析的方法 基于客户端调度访问的方法 基于应用层系统负载的调度方法 基于IP地址的调度方法 其中基于IP的负载调度算法中，IP负载均衡技术是执行效率最高的 四、LVS十种调度算法 1、静态调度： ①rr（Round Robin）:轮询调度，轮叫调度 轮询调度算法的原理是每一次把来自用户的请求轮流分配给内部中的服务器，从1开始，直到N(内部服务器个数)，然后重新开始循环。算法的优点是其简洁性，它无需记录当前所有连接的状态，所以它是一种无状态调度。【提示：这里是不考虑每台服务器的处理能力】 ②wrr：weight,加权（以权重之间的比例实现在各主机之间进行调度） 由于每台服务器的配置、安装的业务应用等不同，其处理能力会不一样。所以，我们根据服务器的不同处理能力，给每个服务器分配不同的权值，使其能够接受相应权值数的服务请求。 ③sh:source hashing,源地址散列。主要实现会话绑定，能够将此前建立的session信息保留了 源地址散列调度算法正好与目标地址散列调度算法相反，它根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的并且没有超负荷，将请求发送到该服务器，否则返回空。它采用的散列函数与目标地址散列调度算法的相同。它的算法流程与目标地址散列调度算法的基本相似，除了将请求的目标IP地址换成请求的源IP地址，所以这里不一个一个叙述。 ④Dh:Destination hashing:目标地址散列。把同一个IP地址的请求，发送给同一个server。 目标地址散列调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡，它是一种静态映射算法，通过一个散列（Hash）函数将一个目标IP地址映射到一台服务器。目标地址散列调度算法先根据请求的目标IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。 2、动态调度 ①lc（Least-Connection）：最少连接 最少连接调度算法是把新的连接请求分配到当前连接数最小的服务器，最小连接调度是一种动态调度短算法，它通过服务器当前所活跃的连接数来估计服务器的负载均衡，调度器需要记录各个服务器已建立连接的数目，当一个请求被调度到某台服务器，其连接数加1，当连接中止或超时，其连接数减一，在系统实现时，我们也引入当服务器的权值为0时，表示该服务器不可用而不被调度。 简单算法：active*256+inactive(谁的小，挑谁) ②wlc(Weighted Least-Connection Scheduling)：加权最少连接。 加权最小连接调度算法是最小连接调度的超集，各个服务器用相应的权值表示其处理性能。服务器的缺省权值为1，系统管理员可以动态地设置服务器的权限，加权最小连接调度在调度新连接时尽可能使服务器的已建立连接数和其权值成比例。 简单算法：（active*256+inactive）/weight【（活动的连接数+1）/除以权重】（谁的小，挑谁） ③sed(Shortest Expected Delay)：最短期望延迟 基于wlc算法 简单算法：（active+1)*256/weight 【（活动的连接数+1）*256/除以权重】 ④nq（never queue）:永不排队（改进的sed）
大家都知道一台服务器的处理能力，主要受限于服务器自身的可扩展硬件能力。所以，在需要处理大量用户请求的时候，通常都会引入负载均衡器，将多台普通服务器组成一个系统，来完成高并发的请求处理任务。 之前负载均衡只能通过DNS来实现，1996年之后，出现了新的网络负载均衡技术。通过设置虚拟服务地址（IP），将位于同一地域（Region）的多台服务器虚拟成一个高性能、高可用的应用服务池；再根据应用指定的方式，将来自客户端的网络请求分发到
服务器池中。网络负载均衡会检查服务器池中后端服务器的健康状态，自动隔离异常状态的后端服务器，从而解决了单台后端服务器的单点问题，同时提高了应用的整体服务能力。 网络负载均衡主要有硬件与软件两种实现方式，主流负载均衡解决方案中，硬件厂商以F5为代表目前市场占有率超过50%，软件主要为NGINX与LVS。但是，无论硬件或软件实现，都逃不出基于四层交互技术的“转发”或基于七层协议的“代理”这两种方式。四层的转发模式通常性能会更好，但七层的代理模式可以根据更多的信息做到更智能地分发流量。一般大规模应用中，这两种方式会同时存在。 2007年F5提出了ADC（Application delivery controller）的概念为传统的负载均衡器增加了大量的功能，常用的有：SSL卸载、压缩优化和TCP连接优化。NGINX也支持很多ADC的特性，但F5的中高端型号会通过硬件加速卡来实现SSL卸载、压缩优化这一类CPU密集型的操作，从而可以提供更好的性能。 F5推出ADC以后，各种各样的功能有很多，但其实我们最常用的也就几种。这里我也简单的总结了一下，并和LVS、Nginx对比了一下。
NIKE 项目数据中心网络架构方案 1.概述 (2) 2.系统需求分析 (2) 3.企业网络信息系统设计思路 (2) 4.企业网络信息系统建设原则 (2) 5.系统技术实现细节 (3) 5.1 网络拓扑图 (3) 5.2 Nike项目服务器技术实现细节 (4) 5.2.1双机备份方案 (4) 5.2.1.1.双机备份方案描述 (4) 5.2.1.2.双机备份方案的原理 (4) 5.2.1.3.双机备份方案的适用范围 (4) 5.2.1.4.双机备份的方式及优缺点 (4) 5.2.1.5双机方案建议 (4) 5.2.1.6磁盘阵列备份模式示意图 (5) 5.2.1.7双机方案网络拓扑图 (5) 5.2.1.8双机热备工作原理 (6) 6.备份 (6) 7.建议配置方案及设备清单..................................................7-8 1.概述 21世纪世界竞争的焦点将是信息的竞争，社会和经济的发展对信息资源、信息技术和信息产业的依赖程度越来越大，信息技术的发展对政治、经济、科技、教育、军事等诸多方面的发展产生了重大的影响，信息化是世界各国发展经济的共同选择，信息化程度已成为衡量一个国家，一个行业现代化的重要标志。 2．系统需求分析 由于此方案是专为NIKE项目数据中心设计，此数据中心是为数据信息提供传递、处理、存储服务的，为了满足企业高效运作对于正常运行时间的要求，因此，此数据中心在通信、电源、冷却、线缆与安全方面都必须要做到非常可靠和安全，并可适应不断的增长与变化的要求。 3．系统设计思路 企业网络信息系统的建设是为企业业务的发展服务，综合考虑公司信息系统当前背景和状况，其建设设计主要应达到如下目标： 1) 系统的设计应能满足公司对公用信息资源的共享需求,满足3PL及客户查询数据的共享需求，并为实现公用信息资源共享提供良好的网络环境，概括而言之就是能让相关人员顺利流畅的访问数据中心的Nike XpDX Server及我司的TMS等相关系统。与此同时，系统的建设还需要考虑到投入和产出两者间的关系，注意强调成本节约，提高效费比的问题。 2) 系统的设计必须充分考虑到建成后系统的管理维护问题。为此设计应强调系统的统一集中管理，尽量减少资源的分散管理，注重提高信息系统平台运营维护的工作效率。 3) 系统的设计还需要考虑建成后资源的合理利用问题，必须保证建成系统资源主要服务于设定需求，保证设计数据流量在网络中流畅通行。因此，必须保证只有设计的数据流
摘要： 负载均衡(Load Balance)是集群技术（Cluster）的一种应用。负载均衡可以将工作任务分摊到多个处理单元，从而提高并发处理能力。目前最常见的负载均衡应用是Web负载均衡。根据实现的原理不同，常见的web负载均衡技术包括：DNS轮询、IP负载均衡和CDN。其中IP负载均衡可以使用硬件设备或软件方式来实现。 什么是web负载均衡 服务器集群(Cluster)使得多个服务器节点能够协同工作，根据目的的不同，服务器集群可以分为：?高性能集群：将单个重负载的请求分散到多个节点进行处理，最后再将处理结果进行汇总 ?高可用集群：提高冗余单元，避免单点故障 ?负载均衡集群：将大量的并发请求分担到多个处理节点。由于单个处理节点的故障不影响整个服务，负载均衡集群同时也实现了高可用性。 一般提到的负载均衡(Load Balance)，是指实现负载均衡集群。负载均衡实现了横向扩展（Scale Out），避免纵向的升级（Scale Up）换代。 本文中的web负载均衡，特指能够分担web请求（http，https等）的负载均衡技术。 基本原理 任何的负载均衡技术都要想办法建立某种一对多的映射机制：一个请求的入口映射到多个处理请求的节点，从而实现分而治之（Divide and Conquer）。 这种映射机制使得多个物理存在对外体现为一个虚拟的整体，对服务的请求者屏蔽了内部的结构。 采用不同的机制建立映射关系，可以形成不同的负载均衡技术，常见的包括： ?DNS轮询 ?CDN ?IP负载均衡 DNS DNS轮询是最简单的负载均衡方式。以域名作为访问入口，通过配置多条DNS A记录使得请求可以分配到不同的服务器。 DNS轮询没有快速的健康检查机制，而且只支持WRR的调度策略导致负载很难“均衡”，通常用于要求不高的场景。并且DNS轮询方式直接将服务器的真实地址暴露给用户，不利于服务器安全。 CDN CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）。通过发布机制将内容同步到大量的缓存节点，并在DNS 服务器上进行扩展，找到里用户最近的缓存节点作为服务提供节点。 因为很难自建大量的缓存节点，所以通常使用CDN运营商的服务。目前国内的服务商很少，而且按流量计费，价格也比较昂贵。 IP负载均衡
目录 1.1 数据中心网络特性需求 (1) 1.2 现有数据中心网络拓扑 (2) 传统树形结构 (2) Fat-Tree 拓扑结构 (3) VL2拓扑结构 (4) DCell 拓扑结构 (6) BCube拓扑结构 (8) MDCube (9) FiConn拓扑结构 (12) HCN拓扑结构 (13) BCN拓扑结构 (15) 雪花结构 (17) Scafida (19) 基于Kautz图的数据中心拓扑 (20) 参考文献................................................................................................................................... I
数据中心拓扑总结 1.1 数据中心网络特性需求 随着网络技术的发展，数据中心已经成为提供IT网络服务、分布式并行计算等的基础架构，为加速现代社会信息化建设、加快社会进步，发挥举足轻重的作用。数据中心是当代IT建设的重点项目，承载着企业的核心业务，致力为企业提供高效的服务，降低企业管理难度及运营开销。数据中心应用范围愈加广泛，应用需求不断增加，业务数据量达T/P级以上；另外，如视频、金融业务数据等对服务质量、时延、带宽都有严格要求，因此构建数据中心网络时，对于数据中心网络的性能要求很高，具体如下： ⑴高度可扩展性：随着数据中心业务的拓展，数据中心的规模不断扩大，因此要求数 据中心网络能够容纳更多的服务器及交换机设备，以保证业务需求。设备的添加不 会对现有网络服务性能造成很大的影响，实现性能平稳扩展，不会引入过载等问题； ⑵多路径特性：由于数据中心规模巨大，链路、节点及部分网络出现故障是难以避免 的。另外，当源、目的节点对之间突发业务量较大时，单条链路难以保证带宽传输 需求。因此对于网络拓扑提出的要求即是保证不同节点之间有多条并行的路径，使 得：①在一定的网络故障率范围内，网络服务质量能够得到保障，网络具有很好 的容错性能，实现网络的高可靠性，保证服务质量；②并行路径能够提供充裕带 宽，当有过量突发业务需要传输服务时，网络能动态实现分流，满足数据传输需求； ⑶低时延特性：数据中心在科研机构、金融等部门发挥着无可取代的重要作用，为用 户提供视频、在线商务、高性能计算等服务，不少业务对网络时延比较敏感，对网 络实时性要求非常严格。因此设计网络拓扑时，需充分考虑网络的低时延特性要求，实现数据的高速率传输； ⑷高带宽传输：数据中心应用业务如数据发掘、科学计算及业务迁移等，数据传输量 巨大，达到T（1012B ）或P（1015B）级，有时甚至达Z（1021B）级，因此需要网 络拓扑具有很高的对分带宽，满足业务的高吞吐传输需求； ⑸网络互连开销低：数据中心网络规模庞大，构建相当规模的数据中心，耗费巨资。 因此为降低构建数据中心网络的成本，需从以下几个方面着手：①使用价格低廉的 低端商用交换设备取代高端专用设备实现网络互联；②网络规模的扩展不是以新设 备代替旧设备；③网络拓扑规整化，降低布线的复杂度，且易于管理、自动化配置