南海市信息网服务器负载平衡的解决方案样本.doc

南海市信息网Web服务器负载平衡

处理方案

新加坡电脑系统集团企业
一九九九年十一月

目 录

第一章 系统需求及分析 1
第一节 设备选择 1
第二节 F5负载平衡技术处理方案： 2
第二章 负载平衡系统说明 4
第一节 产品及需求分析 4
第二节 产品性能分析 6
第三节 负载平衡网页内容和数据库 8
第四节 BIG/IP怎么平衡服务器群流量 8
第五节 3DNS关键功效： 10
第六节 BIG/IP和3DNS网络位置及实现负载平衡算法 11
一、BIG/IP 在网络中位置 11
二、BIG/IP实现负载平衡算法： 11
三、BIG/IP 安全性和管理性施行 12
四、3DNS在网络中位置和实现广域负载平衡算法 12
第三章 系统改造构想 13
第四章 系统设备及报价 15

第一章 系统需求及分析
南海市在广东珠江三角洲，伴随改革开放不停深化，经济和社会各项事业蓬勃发展，南海市著名度越来越高，在很快未来将成为中国南方新兴信息化城市。南海市快速发展不仅吸引了很多有名高科技团体前往投资，而且吸引了众多网民经过Internet慕名而来了解这个新科技城市。
伴随访问人数急剧增加和南海市“信息化城市”建设发展，对信息需求量大大加强，原有Web服务器负荷加重，响应浏览时间很长，不利于南海市对外形象和快速发展需要。出于上述原因和考虑到未来长远发展，为了最有效利用服务器容量，延长设备生命周期，提升整个系统可靠性、可用性，实现灵活有效、智能化安全负载平衡，我们依据用户需求，设计了一套广域Web服务器负载平衡方案。

第一节 设备选择
F5网络企业是美国一家专门研究和生产互联网负载平衡产品上市企业。它关键产品有Big/IP，3DNS，Global/SITE，See/IT。因为该企业产品技术优异，功效齐全，质量可靠已被世界上很多著名企业选择，如Microsoft，USA Today，Alaska Airline等总数超出600家，并荣获99年度互联网最好结构奖。依据用户要求我们选择BIG/IP LB，3DNS来实现南海信息网广域网Web Server 负载平衡。

BIG/IP：
BIG/IP控制器是F5网络企业一个高性能、高效率、高伸缩性、智能化用于单个INTERNET WEB 站点、ISP、ICP、EDI（电子商务）、企业内外部网等系统负载平衡产品（工具）。 能够平衡服务器群负载、调整服务器反应能力、加强服务器安全保护、延长服务
器使用寿命和提升服务器7χ二十四小时服务能力、降低服务器损伤和服务中止、加强服务器系统自动恢复能力和错误排除能力。
不管你采取何种服务平台，你全部无须在服务器端安装任何额外软件，BIG/ip 控制器便能够将全部用户请求合理分配，提供智能和安全跨越网络分布服务，并节省你公共IP地址。

使用BIG/IP将不仅仅是增加你网络设备可伸缩性、高可用性，而且你将很轻易进行管理，因为最终用户只须要一个单独服务器或网关地址。你用户将不再被过载设备造成缓慢响应所烦恼。另外，能够在用户不知道情况下，把设备撤离服务，进行维护，或随时将设备加入到在线服务中。

同时，BIG/IP系统是一个区域网络中高效灵活负载平衡处理方案，可使你向你用户提供高性能服务，使你用户一直会对你服务感觉良好。

3DNS：
3DNS是建立世界范围系统：
为了给不一样地理位置网站及数据中心提供服务，3DNS系统加强标准DNS技术和BIG/IP 灵活负载平衡能力，3DNS可靠、清楚地、用最优化路径传输内容给用户，不管她们在那里。3DNS给ISP提供了一个全球性优异网站和服务。

第二节 F5负载平衡技术处理方案
F5处理方案由： BIG/IP、3DNS、GLOBEL/SIT、SEE/IT组成一个TOTAL SOLUTION，建立起世界范围负载平衡系统，能够给不一样位置网站及数据中
心提供服务，平衡局部SITE和 全局负载、数据同时及系统监控，提供智能安全跨越网络高可靠性、可用性7χ24服务。（示意图以下：）

F5 Network 's total solution

第二章 负载平衡系统说明
第一节 产品及需求分析
l 我们是一个小企业，但我们WEB在快速增加，为何我们需要一个高性能负载平衡产品呢？
F5产品很多用户情况类似这么。她们中大多数已经成长为多服务器、多站点实体。BIG/IP产品线让你能加紧你增加，而且，BIG/IP价格从高到低全部有，从BIG/IP LB ----单控制器，到BIG/IP HA+ ----高性能、负载平衡双冗余控制器。当你产品和服务在不停增加时，你全部能够轻松地更新升级你INTERNET结构。每个BIG/IP产品全部是可升级，能够依据你实际情况给你一个最合理、性价比最高处理方案。

l 我们有WIN NT 和SUN SOLARIS WEB 服务器，BIG/IP支持那些操作系统？
因为BIG/IP是一个独立网络设备（工具），它支持全部操作系统，在TCP/IP环境里，平衡多种不一样INTERNET应用和服务。

l BIG/IP产品特征：是硬件基础还是软件基础？假如是基于软件，支持那些OS平台？
F5网络产品-BIG/IP，是一个全方面处理方案，它结合了硬件和软件到一个完整箱包里，BIG/IP工作在任意操作系统下，支持IP环境下得到网络协议。

l BIG/IP产品适合什么样网络结构？
BIG/IP处理方案能够放置到第二层（数据链路层）设备驱动和第三层IP支持任意网络拓扑里。在最简单范围里，它只须用对应
单一主机和IP地址，就能够把一个现存网段分开成两个不一样网段。

l BIG/IP产品确实切和最大线速流量是多少？
BIG/IP产品线包含三种功效型号，BIG/IP LB和BIG/IP HA 、HA+ 系统，BIG/IP LB和BIG/IP HA线速吞吐量达成40 -170M/S，BIG/IP HA+达成350M/S线速，600M/S产品也已测试完成，开始上市。

l BIG/IP支持那些接口？
BIG/IP支持10/100M以太网卡，千兆网卡，FDDI网卡。

l BIG/IP产品能支持最大IP地址数量？
BIG/IP控制器支持40000台以上虚拟主机服务器和代码地址组合。

l BIG/IP产品能够负载平衡主机最大数？
BIG/IP支持主机 --- 虚拟、IP地址别名，BIG/IP能够负载平衡数量是无限，唯一真正限制负载平衡主机数量是网络媒体（比如SWITCH）到BIG/IP得到内部接口（卡）通路流通能力。BIG/IP HA和 BIG/IP HA+标配全部是无限服务器许可证。

l BIG/IP能够用于平衡象防火墙或CACHES（缓冲设备）这么透明设备吗？
能。BIG/IP能够同时负载平衡透明设备和服务器，BIG/IP能确保防火墙或CACHES（缓冲设备）可用性，最终用户是接触到唯一虚拟地址（全部主机对最终用户是不透明），同时也方便系统人员去管理和维护这些设备。

l BIG/IP能够负载平衡最大同时连接数目是多少？
BIG/IP能够负载平衡最大同时连接数目取决于BIG/IP内带RAM（内
存）数量。当BIG/IP配置到最大RAM时，BIG/IP将能够维持1000000

个SSL-BASED连接 （连接类型要求是最好状态信息） 。能够处理多达8000个以上讯间连接。

l BIG/IP产品价格？冗余配置必需性？
BIG/IP价格从高到低，全部这些处理方案包含一天在线安装和F5专业工程师集成服务（7×12），冗余系统是为了能够提供一个7×二十四小时服务，为用户发明永不停机工作及服务环境。

l BIG/ip 控制器能够和哪些应用或服务协同工作？
BIG/ip 控制器支持HTTP，email,streaming audio and video等internet
应用、LDAP及其它IP协议流、数据库访问、FTP,firewall,cache 和VPN.

第二节 产品性能分析
l BIG/IP是怎么定义服务器群负载平衡高效性？
BIG/IP 定义服务器群负载平衡高效性是基于OSI模式以下方法：
² Layer 2 (数据链路层)：无须ARP 就能检测到网络单元反应时间，NIC正确高效性。
² Layer 3 （网络层）：用ICMP Ping或TCP 反馈来测试主机高效性和反应时间。
² Layer 4 （传输层）： 用端口特定管座连接来定义单一端口高效性和敏感度。
² Layer 7 （应用层）： 服务特定负载功效对处理器保护、操作系统高效计划资源和内容确定正确发送和返回检测。这些测试保
证流量、反应时间永远不会超出预定反应时间和流量。反应时间和高效率测试能够由用户自己设定。

l BIG/IP负载平衡高效及负载均衡是什么含义呢？它们高效是怎样实现？
高效就是确保用户能够可行地使用你服务器、应用程序及网络设备。
负载平衡指是经过将到来用户请求重定向，提供最好性能。
高效实现关键有以下多个方法：
经过将用户请求分步到一组服务器上，来确保服务可靠。BIG HA 和BIG HA+是双BIG/ip 控制器，它们含有额外容错能力，能够在1秒钟内完成fail-over.
· 经过将用户请求分步到一组服务器上，来确保服务可靠。BIG HA 和BIG HA+是双BIG/ip 控制器，它们含有额外容错能力，能够在1秒钟内完成fail-over.
· BIG/ip’s ECV (Extended Content Verification)是一个检测应用程序是否正确响应方法。它以一定时间间隔向应用发请求，并等候应用程序应答。ECV检验、分析这些应答，发觉问题时，将用户重定向到能提供正常服务应用上。
· BIG/ip’s EAV (Extended Application Verification)是较复杂ECV，许可你定义自己测试。电子商务便是一个很好例子。BIG/ip能够模拟用户多种操作，如：进入网站，选择商品，放入购物车，输入信用卡号等。假如任何一个步骤发生问题，BIG/ip全部不会再发送信息，直到故障排除。
· BIG/ip支持验证负载均衡（LDAP, Radius, and NDS）,EAV确保服务器向用户提供信息可靠性。
· EAV还能够确保（SAA,SAN）等可靠工作。假如某个网关出现故障，EAV将它置为修正状态，并将服务转向可用网关。另外，也能够用于大型分布式email 系统，交互式服务系统等。
第三节 负载平衡网页内容和数据库
BIG/IP系统扩充及保障：（后端应用产生）静态和动态内容，比如：主动问询个体服务器相关应用程序数据库情况，所以当服务器及功效工作正常时，回复“404未被找到”时，BIG/IP会把需求调整到回复正确应用程序上。一旦失败内容被挑战，BIG/IP将检测那个回复正确服务器，并开始传输需求给她。这意味着你用户将不再收到因过载服务、软件失败、坏掉或丢失内容造成错误信息。
另外，经过BIG/IP独有EAV特征，你将能够得到更广泛功效。你将得到在服务、应用程序、及内容可靠上批评性回馈，并超越通常标准检验。

第四节 BIG/IP怎么平衡服务器群流量
静态模式
· Round Robin: 动态。将联结向它管理结点平均 分配。
· Ratio: 比率。为每个设置一个权，每个结点得到服务和权重成一定百分比。
· Priority: 优先权。将结点分组，为每组定义优先级。高优先级组内各节点间以round-robin方法进行负载均衡，假如这一组节点全部出现故障，BIG/ip选择优先级较低组。
动态模式
· Least Connections: 最少连接。将联接分配给现在联接数最少节点。
· Fastest: 最快模式。将联接分配给现在响应速度最快节点。
· Observed: 观察模式。是以上两种模式组合，均衡考虑现在联接数和响 应速度。
· Predictive： 估计模式。BIG/ip控制器对各节点性能进行估计，将联接分配给可能提供最好服务节点。

l BIG/IP上述负载平衡方法能够综合起来使用吗？如是，那些方法是可调整？
全部以上负载平衡方法全部能够由用户自己设定，全部能够单个使用或混合使用，全部方法全部是可调整，用户可随时依据具体情况调整负载平衡方法。

l 最近，大家一直在谈论负载平衡，BIG/ip和那些能提供负载均衡交换机有什么不一样？
BIG/IP控制器是F5企业专门为专业信息服务商设计最具扩展性、强力、高效、高性价比、简化用户WEB站点并使其提供7χ24服务性负载平衡产品。
BIG/IP唯一支持复杂服务器环境而无须考虑服务器平台类型或组成负载平衡
应用，BIG/IP是个自集成产品，无须在其它服务器或设备安装代理软件。更关键是，BIG/IPECV（Expanded Content Verification ）确保了服务器群能够一直向用户分发正确内容。
F5网络不仅只是负载平衡。F5产品和服务为因特网站点提供了一定范围因特网流量管了处理方案。F5产品包含BIG/IP和3DNS为当地和广域范围内提供了高效率和智能化负载平衡，Global/SITE可提供全球内应用系统/内容复制和同时，See/IT控制台提供网络工作情况管理和网络分析能力。
我们通常认为交换机能提供愈加快负载均衡服务，实际上，工作在low-level load balancing状态下，BIG/ip控制器能够提供和交换机相同性能，假如工作在高效状态下，它效率能够达成交换机3－5倍。而且，BIG/ip更轻易升级和扩展。

l 第七层应用指是什么，对我们很关键吗？
简单地说，第七层应用是提供可靠服务基础。能够高效确保用户关键业务、成功生意顺利进行和管理高效性。
第七层就是 osi模型中应用层。BIG/ip经过ECV,EAV确保向用户提供可靠服务和更高系统应用、管理能力。

第五节 3DNS关键功效
3DNS关键功效：
高性能广域管理。
立即清除全部单点故障。
无缝整合基于业界标准DNS。
综合负载平衡算法。
--Round Robin
--Ratio
--Least Connections
--Random
--User-defined Quality-of-Service
--Round Trip Time
--Completion Rate
--BIG/ip Packet Rate
--Global Availability
--Topology
能够和BIG/ip适用或单独使用。
检测服务器站点确保服务器正确回复。
自动重定向用户请求和标识不正常站点。
透明地整加或降低站点。
支持无限分布点。
冗余控制和清除故障点。
主副双DNS工作。
对全部IP服务全部是透明分布。
使用F5iQuery 协议。
第六节 BIG/IP和3DNS网络位置及实现负载平衡算法
一、BIG/IP 在网络中位置
BIG/IP 在网络中位置和实现对二，三，四，七层监控：
Big/IP控制器通常安装在路由器和交换机之间（能够只安装一个，也能够安装2个提供深入冗余），负责在多个冗余服务器之间分发Internet用户请求。它能够预防Web站存在下列常见问题。
服务器故障。一旦任何一个服务器发生故障，Big/IP自动转送通信量。当该服务器恢复正常时，它自动把该服务器纳入服务器群集。
软件故障。假如服务器运行服务停止，Big/IP自动检测故障，并把对失败服务请求转送到另一个正在运行相同服务服务器。
内容故障。Big/IP还要在应用级查询服务器，所以如故一个应用不能传送适宜内容，Big/IP就把请求重定向到另一个正在正常运行应用。
通信量拥塞。Big/IP许可管理员设置响应时间域值。假如服务器，服务或应用在要求时间内不响应请求，它把请求重定向到其它服务器，服务或应用，直到响应时间恢复正常。

二、BIG/IP实现负载平衡算法
Big/IP提供多个静态或动态负载平衡选择。在静态负载平衡模式里，Big/IP支持循环模式（请求依此分发给下一个服务器），百分比模式（按一定百分比给每个服务器转送一定请求），和优先模式（给几组服务器指定优先级，Big/IP按循环方法把请求发个优先级最高一组服务器里全部服务器）。
在动态负载平衡模式里，Big/IP支持最小连接模式，最快模式，观察模式（把请求转送到连接最少而响应时间最快服务器），和估计摸Big/IP把请求转送到性能最好服务器）。
三、BIG/IP 安全性和管理性施行
Big/IP还有部分值得一提管理功效，包含Network Map 功效，它显示属性设置，和系统管理全部服务和节点视图，它还有Security Audit功效，显示试图连接虚拟服务器前十个非法连接IP地址。Big/IP支持全部协议，透明支持防火墙，路由器，高速缓存服务器，代理服务器和VPN服务器等设备。

四、3DNS在网络中位置和实现广域负载平衡算法
3DNS在Big/IP之上，当两个Web site 中之一发生故障或通信发生拥塞时，它把请求重定向到响应正常站。和Big/IP一样，3DNS系统支持循环，百分比和最少连接模式。另外它支持随机QoS（Quality of Service）和自定义QoS动态负载平衡。
在随机模式里，3DNS在一组可用站之间随意分发请求。在自定义QoS模式里，把请求依次发送到往返时间，命中率和信息包速率最高站。在往返时间模式里，3DNS依据从Big/IP系统到端点用户当地DNS之间往返时间，把请求发送到往返时间最小站。在命中率模式里，把请求发送到信息包丢失最少或超时信息包最少站。在信息包速率模式里，把请求发送到目前处理负荷最小站。

第三章 系统改造构想
（1） 原Web Server 拓扑结构图

（2） 改善后Web Server 拓扑图

（3） F5处理方案案例：（Ebay.COM）

3DNS Solution
Tokyo
ISP Network

Amsterdam
ebay
Master
Slave
BIG/ip
2
Tokyo ebay

Domain Server
Client
Local DNS
iQuery
iQuery
1
2
4
3
7
8
5
6
9
10
Master
Slave
BIG/ip
2
iQuery

3DNS
San Francisco
ebay
Master
Slave
BIG/ip
2
“What is the IP Address
of .com?”

3DNS

第四章 系统设备及报价

QUOTATION

Date:
1999-Nov-24

Attn:
Mr.Gou Shiyin

Our Ref:
QG9111001

Your Ref:

Valid till:
30 days

To:
Nanhai IT Center

China list Price
TOTAL PRICE
ITEM
Model No.

Description

QTY
USD
DISC
USD

1
BIG-LB

BIG/ip LB, Load Balancing Controller
3
17,235.00
30%
36,193.00

Load balancing controller, field

upgradeable to BIG/ip HA & HA+

controllers.128MB RAM(upgradeable

1GB)

Includes: Browser-based configuration,

license for unlimited servers,and

built in scalability. [Throughput up to 45MB]

3DNS

3DNS Controller

Wide area, high availability controller.
1
41,235.00
30%
28,864.00

128MB RAM (upgradeable to 1GB)

Includes: unlimited license for BIG/ip

controllers and internet servers per location

Total Equipment FOB USA

65,057.00

Freight and insurance

1,951.00

Installation and maintenance (7x12 service for first year)

2,277.00

Total equipment CIFHK

69,285.00

CIF Nanhai in RMB

782,920.00

交货及付款方法：

1、交货方法：收到定货确定单后6周内。

2、付款方法：订货确定后支付30% 预付定金, 交货时支付60%.安装调试后10% (开具100% 即期L/C)

3、7X12小时售后服务，十二个月设备保养。