本发明专利技术公开了一种基于ForCES的网络负载均衡器系统设计方法，本发明专利技术方法根据ForCES协议的设计思路和思想，将负载均衡器的控制部分和数据部分分离，控制部分包括调度算法、服务的配置和管理等功能以负载均衡模块的形式运行在控制件端，由网络管理员统一管理。数据部分包括数据包的调度分发、会话保持、健康检测，将这些功能抽象成ForCES协议的逻辑功能块，每个逻辑功能块完成某一特定操作，并将这些逻辑功能块组合起来构成负载均衡器的数据部分，以转发件应用的形式运行在虚拟转发件中。本发明专利技术与传统的负载均衡系统相比不仅提高了负载均衡能力，还提高了系统的可扩展性和维护性，使得本发明专利技术具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信领域，具体涉及。
技术介绍
随着互联网的快速发展和新业务的不断涌现，基于Internet的各类数据访问的流量也飞速增长，尤其是访问数据中心、大型企业以及门户网站等，其访问流量更是高达lOGb/s。这就对各种设备和应用服务提出了高性能和高可靠性的需求。如果升级或替换高性能服务器，则成本过于巨大，且造成了资源的浪费。且每一次业务量的提升都将导致高额的投入，可扩展性太差。采用负载均衡技术能很好地解决上述问题。将若干低性能服务器通过交换机、路由器等网络互联设备组成一个集群，各服务器都部署和配置相同的服务或业务，并在集群前端放置负载均衡设备，负载均衡器根据所配置的调度算法将网络流量均衡的分发到集群内部的服务器上。负载均衡技术提供一种廉价且有效透明的方法来扩展网络设备和服务器带宽、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。根据调度算法可分为静态算法和动态算法。静态算法是按照事先配置好的规则，进行简单而快捷的分发，不考虑当前各真实服务或链路的实际负载情况。主要算法类型有轮询、加权轮询、hash等。动态算法根据各真实服务或物理链路实际运行中的负载情况进行连接分发，分发效果更均衡。其特点是算法复杂，系统开销相对较大。主要算法类型有最小连接、带宽等调度算法。根据部署对象可分为服务器负载均衡、链路负载均衡和网关负载均衡等。服务器负载均衡主要根据服务或业务类型配置服务器集群，并利用DNS服务、VS/NAT、VS/DR等技术实现负载均衡。链路负载均衡技术通过配置简单的动态算法，将网络流量均衡分发到各条链路上，如使用基于源、目的IP地址等信息进行策略路由，选择相应的链路进行转发。网关负载均衡是将若干网关设备并联组成集群，以提高网络处理能力。调度算法指根据调度策略将流量分发到指定服务器或链路上，使得各台服务器或链路尽可能地均衡处理流量。负载均衡技术拥有各类调度算法，不同调度算法所达到的均衡效果不同，可以针对不同的应用场景，采用相应的调度算法。(1)轮询:负载均衡设备将用户的服务请求依次分发到每个真实服务上，各真实服务平均分担处理用户的连接请求。适用于每个应用请求对服务器的处理压力近似(如普通HTTP、Radius、DNS)，且各真实服务的性能差距不大的情况。(2)最小连接:负载均衡设备依据当前各真实服务的连接数来估计真实服务的负载情况，把新的连接分配给当前连接数最小的真实服务。适用于每个应用请求对服务器的处理压力和处理时间要求不同(时间长的连接会造成较大的处理压力)，如FTP、TELNET等，且各真实服务的性能差距不大的情况。(3)源地址哈希散列:负载均衡设备将用户发起请求的源IP地址做哈希散列，并依据结果映射到一台真实服务。适用于同一源IP地址发起的请求必须调度到相同真实服务的情况，多用于应用本身对请求的源IP地址有要求的环境。(4)源地址源端口哈希散列:负载均衡设备将客户发起请求的源IP地址和源端口做哈希散列，并依据结果映射到一台真实服务。适用于同一源IP地址和源端口发起的请求必须要调度到相同真实服务的情况，多用于应用本身对请求的源IP地址和源端口有要求的环境。(5)最小流量:负载均衡设备根据当前各真实服务的流量来估计真实服务的负载情况，把新的连接分配给流量最小的服务器。适用于每个应用请求应对服务器的处理压力与该连接所产生流量大小成正比，且处理时间不同(如视频类服务等)且各真实服务的性能差距不大的情况。(6)最小响应时间:负载均衡设备依据当前各真实服务器的响应时间来估计真实服务的负载情况，把新的请求调度给响应时间最小的真实服务。适用于应用的业务情况非常复杂，每个请求对真实服务的处理压力较大其连接时间较长，但各真实服务的性能差距不大的情况。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了。本专利技术提供的，包括如下步骤: 步骤(1)网络负载均衡器的控制件由服务配置模块、拓扑发现模块、负载状态模块、调度算法模块和路径选择模块组成，所述控制件的工作过程具体包含如下步骤: 1-1.拓扑发现模块发现当前正在承载各类服务的真实服务设备和转发件中部署了负载均衡应用的虚拟转发件，并生成相应的全网拓扑，所述真实服务设备是部署了真实服务的物理服务器，真实服务是由IP地址和端口号唯一标识，多个真实服务可以在一台物理服务器上，也可以在多台物理服务器上。客户端的请求在分发至真实服务时，网络负载均衡器会将请求的目的IP地址和目的端口修改为真实服务的IP地址和端口 ； 1-2.负载状态模块获取并记录各真实服务设备和承载负载均衡应用的虚拟转发件的运行状态，包括信息:CPU使用率、内存使用率和带宽； 1-3.调度算法模块配置负载均衡系统的调度算法并根据所配置的算法和设备状态信息进行计算，所得结果用于路径选择模块进行真实服务的选定； 1-4.路径选择模块根据调度算法模块的计算结果及全网拓扑进行决策选路，实施真实服务的部署； 1-5.服务配置模块依据全网拓扑信息配置和管理服务，为全网内所承载的各类服务或业务配置和管理虚服务。所述的虚服务是负载均衡器对外提供的服务，由虚服务IP地址、服务协议、服务端口号唯一标识。访问请求通过网络到达网络负载均衡器时，负载均衡器根据访问请求的目标IP地址、服务协议和目标端口来匹配虚服务； 步骤(2)每个网络负载均衡器的转发件内包含多个虚拟转发件，每个虚拟转发件包含分类器逻辑功能块、虚服务逻辑功能块、会话保持逻辑功能块、地址转换逻辑功能块、服务检测逻辑功能块、虚拟转发件状态逻辑功能块、通用包处理逻辑功能块，这些逻辑功能块组合起来共同完成数据包的均衡处理。每个虚拟转发件内的逻辑功能块组合是一个负载均衡应用，虚拟转发件的具体工作过程包含如下步骤: 2-1.分类器逻辑功能块对收到的数据包的类型进行判断，并根据不同协议的请求/响应标识位进行分类，分类结果记录在分类表中，最后通过查询分类表选择相应的输出。所述分类表的表项由协议类型、标志位位置和标志位值组成； 2-2.虚服务逻辑功能块部署在分类器逻辑功能块之后，接收分类器逻辑功能块输出的客户请求数据包。虚服务逻辑功能块根据请求包的目的IP地址、协议和端口号通过查找虚服务表来匹配虚服务并分配一个虚服务ID。所述虚服务表的表项由虚服务ID、虚服务IP、协议类型和服务端口号组成，虚服务表的更新由控制件决定，每当控制件配置了新的虚服务或删除虚服务时更新虚服务表； 2-3.会话保持逻辑功能块根据虚服务ID和数据包源IP地址查找会话保持表，确定对应的真实服务。如果没有匹配的表项，则上报给控制件。控制件根据上报的内容，通过负载均衡模块中的调度算法模块为该请求选定一个真实服务，并修改会话保持表，生成一条新的表项。所述会话保持表的表项由虚服务ID、源IP地址、真实服务IP、服务端口号和生存周期组成； 2-4.地址转换逻辑功能块根据虚服务ID和真实服务ID查找服务映射表找到对应的虚服务和真实服务，并将数据包的目的IP地址和目的端口号修改为真实服务的IP地址和端口。所述的服务映射表的更新由控制件决定，其表项由虚服务ID、虚服务IP、虚服务端口、真实服务ID、真实服务IP和真实服务端口组成； 2-5.服务检测逻辑功能块探测真实服务设备是否能够提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于ForCES的网络负载均衡器系统设计方法，其特征是，该方法包括如下步骤：步骤（1）网络负载均衡器的控制件由服务配置模块、拓扑发现模块、负载状态模块、调度算法模块和路径选择模块组成，所述控制件的工作过程具体包含如下步骤：1‑1. 拓扑发现模块发现当前正在承载各类服务的真实服务设备和转发件中部署了负载均衡应用的虚拟转发件，并生成相应的全网拓扑，所述真实服务设备是部署了真实服务的物理服务器，真实服务是由IP地址和端口号唯一标识，多个真实服务可以在一台物理服务器上，也可以在多台物理服务器上；客户端的请求在分发至真实服务时，网络负载均衡器会将请求的目的IP地址和目的端口修改为真实服务的IP地址和端口；1‑2. 负载状态模块获取并记录各真实服务设备和承载负载均衡应用的虚拟转发件的运行状态，包括信息：CPU使用率、内存使用率和带宽；1‑3. 调度算法模块配置负载均衡系统的调度算法并根据所配置的算法和设备状态信息进行计算，所得结果用于路径选择模块进行真实服务的选定；1‑4. 路径选择模块根据调度算法模块的计算结果及全网拓扑进行决策选路，实施真实服务的部署；1‑5. 服务配置模块依据全网拓扑信息配置和管理服务，为全网内所承载的各类服务或业务配置和管理虚服务；所述的虚服务是负载均衡器对外提供的服务，由虚服务IP地址、服务协议、服务端口号唯一标识；访问请求通过网络到达网络负载均衡器时，负载均衡器根据访问请求的目标IP地址、服务协议和目标端口来匹配虚服务；步骤（2）每个网络负载均衡器的转发件内包含多个虚拟转发件，每个虚拟转发件包含分类器逻辑功能块、虚服务逻辑功能块、会话保持逻辑功能块、地址转换逻辑功能块、服务检测逻辑功能块、虚拟转发件状态逻辑功能块、通用包处理逻辑功能块，这些逻辑功能块组合起来共同完成数据包的均衡处理；每个虚拟转发件内的逻辑功能块组合是一个负载均衡应用，虚拟转发件的具体工作过程包含如下步骤：2‑1. 分类器逻辑功能块对收到的数据包的类型进行判断，并根据不同协议的请求/响应标识位进行分类，分类结果记录在分类表中，最后通过查询分类表选择相应的输出；所述分类表的表项由协议类型、标志位位置和标志位值组成；2‑2. 虚服务逻辑功能块部署在分类器逻辑功能块之后，接收分类器逻辑功能块输出的客户请求数据包；虚服务逻辑功能块根据请求包的目的IP地址、协议和端口号通过查找虚服务表来匹配虚服务并分配一个虚服务ID；所述虚服务表的表项由虚服务ID、虚服务IP、协议类型和服务端口号组成，虚服务表的更新由控制件决定，每当控制件配置了新的虚服务或删除虚服务时更新虚服务表；2‑3. 会话保持逻辑功能块根据虚服务ID和数据包源IP地址查找会话保持表，确定对应的真实服务；如果没有匹配的表项，则上报给控制件；控制件根据上报的内容，通过负载均衡模块中的调度算法模块为该请求选定一个真实服务，并修改会话保持表，生成一条新的表项；所述会话保持表的表项由虚服务ID、源IP地址、真实服务IP、服务端口号和生存周期组成；2‑4. 地址转换逻辑功能块根据虚服务ID和真实服务ID查找服务映射表找到对应的虚服务和真实服务，并将数据包的目的IP地址和目的端口号修改为真实服务的IP地址和端口；所述的服务映射表的更新由控制件决定，其表项由虚服务ID、虚服务IP、虚服务端口、真实服务ID、真实服务IP和真实服务端口组成；2‑5. 服务检测逻辑功能块探测真实服务设备是否能够提供服务，依据不同的探测方法可以探测出真实服务设备是否可以提供不同类型的服务，并根据探测结果更新服务检测表，等待控制件查询；所述服务检测表的表项由转发件ID、关联服务器的IP地址、服务类型和服务端口号组成；2‑6. 虚拟转发件状态逻辑功能块将虚拟转发件的状态信息记录在状态信息表中等待控制件查询，所述状态信息表的表项由虚拟转发件ID、CPU使用率、内存使用率、网络带宽和连接数组成。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高明，邹喜，王伟明，王一伦，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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