服務(wù)器集群負(fù)載均衡(F5,LVS,DNS,CDN)區(qū)別以及選型

下面是“黑夜路人”的《大型網(wǎng)站架構(gòu)優(yōu)化（PHP）與相關(guān)開源軟件使用建議》

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F5全稱: F5-BIG-IP-GTM 全球流量管理器.

是一家叫F5 Networks的公司開發(fā)的四~七層交換機(jī),軟硬件捆綁.

據(jù)說(shuō)最初用BSD系統(tǒng),現(xiàn)在是LINUX;硬件是Intel的PC架構(gòu),再加周邊的網(wǎng)絡(luò)和專用加速設(shè)備.

當(dāng)然要提提售價(jià), 都是幾十萬(wàn)RMB的身價(jià).

這寶貝是用于對(duì)流量和內(nèi)容進(jìn)行管理分配的設(shè)備,也就是負(fù)載均衡.

從名字就能看出來(lái):BIG-IP.

外部看來(lái)是一個(gè)IP,內(nèi)部可卻是幾十臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器.表現(xiàn)為一個(gè)虛擬的大服務(wù)器．

所以我才說(shuō): 好大一個(gè)IP．

LVS = Linux Virtual Server

是俺們中國(guó)人,一個(gè)叫章文嵩的博士推創(chuàng)開發(fā)出來(lái)的,

他的web:http://zh.linuxvirtualserver.org/

IBM網(wǎng)站的資料:集群的可擴(kuò)展性及其分布式體系結(jié)構(gòu)(4)

博士關(guān)于LVS和F5的對(duì)比:

關(guān)于和F5的差別，很難一句話說(shuō)明白，都是做負(fù)載均衡的設(shè)備。

F5雖然也是基于BSD系統(tǒng)修改的(據(jù)說(shuō)最新的基于Linux了)，但重要的交換部分，則是通過專門的交換芯片實(shí)現(xiàn)的(類似有了專門的圖像處理芯片，就可以省去大量的CPU對(duì)圖像處理的運(yùn)算)，這樣他的性能就不會(huì)很依賴于主機(jī)的操作系統(tǒng)的處理能力。

F5上負(fù)載均衡大多是基于NAT/SNAT，也可以實(shí)現(xiàn)Proxy,但用的較少，做為一個(gè)上市公司，F5自然在產(chǎn)品化程度上做的很好，無(wú)論配置管理方便性、靈活性，性能和穩(wěn)定性上都比較好。

LVS在NAT模式下，和F5的功能基本上是一樣的，但畢竟LVS是純粹的軟件，性能是依賴于主機(jī)的運(yùn)算能力的。

而且，LVS是開源的項(xiàng)目，不應(yīng)該和一個(gè)商業(yè)產(chǎn)品來(lái)比較，人家那是賣錢的，有很多人來(lái)維護(hù)和開發(fā)，而LVS一直是章博士義務(wù)來(lái)維護(hù)開發(fā)的，想要更好的功能，就需要有更多的人參與進(jìn)來(lái)才行。

說(shuō)的相當(dāng)透徹了.

DNS輪詢是做負(fù)載均衡最簡(jiǎn)單有效的實(shí)現(xiàn)方法,各方面代價(jià)都極低.貨好便宜量又足.

缺點(diǎn)就是由于沒有檢測(cè)機(jī)制, 不夠均衡,容錯(cuò)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng).

國(guó)內(nèi)門戶用這個(gè)技術(shù)的很多,配合squid有很好的效果.

當(dāng)然,不做負(fù)載均衡, 直接從多個(gè)ISP拉幾根線,分別提供服務(wù)是最原始的方法.

CDN = Content Delivery Network，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。

細(xì)究起來(lái)上面的都是cdn的實(shí)現(xiàn)方式.

國(guó)內(nèi)開放的服務(wù)很少(chinacache),國(guó)外卻非常流行.

就是提供緩存節(jié)點(diǎn),把目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的訪問轉(zhuǎn)化為臨近節(jié)點(diǎn)的訪問.

響應(yīng)速度/安全/透明/擴(kuò)展,特別是中國(guó)這種還沒解放臺(tái)灣就南北分裂的網(wǎng)絡(luò)格局下,更為偉大.

不過也是貴族的服務(wù),建設(shè)成本很高.

ADSL + DDNS + CDN 也算是另一個(gè)建小站的途徑了.

把空間的租用費(fèi)用投資在流量上, 直接有效. 不過電費(fèi)和穩(wěn)定性上不容樂觀.

其實(shí)CDN不只是做網(wǎng)站服務(wù)的, 比如在韓國(guó),多數(shù)的CND流量都是被網(wǎng)絡(luò)游戲占用了.

試想,如果能大范圍鋪開CDN節(jié)點(diǎn), 那還有必要一個(gè)游戲分那么多區(qū),占用那么多服務(wù)器么?

結(jié)論是還有必要? 雖然確實(shí)訪問連接和響應(yīng)速度對(duì)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)游戲有很大影響,但開發(fā)瓶頸更在于計(jì)算能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問.

又一個(gè)試想,? 把CDN和P2P結(jié)合, 上網(wǎng)的個(gè)人PC只要提供CDN服務(wù), 就可以每月獲的xx美金的傭金.由資訊和應(yīng)用提供商買單.

怎么看這都是個(gè)良性發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈, 就像google明年要推出免費(fèi)手機(jī),讓廣告商買單一樣.

不過唯一不高興的就應(yīng)該是ISP們了,現(xiàn)在bt這樣的共享都被封殺.

除非這個(gè)業(yè)務(wù)被他們自己壟斷,不然也是僵尸的下場(chǎng).

用戶也不是百利無(wú)害的, 數(shù)據(jù)安全和資訊及時(shí)有挑戰(zhàn).

GV們也不是看戲的,現(xiàn)在還有網(wǎng)站可以封,寫個(gè)blog都要100萬(wàn)注冊(cè)資金;

如果一堆SSL加密的數(shù)據(jù)四處流竄,神龍無(wú)首無(wú)尾,怎么屏蔽過濾,怎么防川啊~

回望眼,越看越像網(wǎng)摘,索性就再摘段完整的

F5功能介紹:

1.多鏈路的負(fù)載均衡和冗余

與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)都需要安排和配置多條ISP接入鏈路以保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量，消除單點(diǎn)故障，減少停機(jī)時(shí)間。多條ISP接入的方案并不是簡(jiǎn)單的多條不同的廣域網(wǎng)絡(luò)的路由問題，因?yàn)椴煌腎SP有不同自治域，所以必須考慮到兩種情況下如何實(shí)現(xiàn)多條鏈路的負(fù)載均衡：

more..

less..

內(nèi)部的應(yīng)用系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)工作站在訪問互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)和網(wǎng)站時(shí)如何能夠在多條不同的鏈路中動(dòng)態(tài)分配和負(fù)載均衡，這也被稱為OUTBOUND流量的負(fù)載均衡。

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的外部用戶如何在外部訪問內(nèi)部的網(wǎng)站和應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)也能夠動(dòng)態(tài)的在多條鏈路上平衡分配，并在一條鏈路中斷的時(shí)候能夠智能地自動(dòng)切換到另外一條鏈路到達(dá)服務(wù)器和應(yīng)用系統(tǒng)，這也被稱作為INBOUND流量的負(fù)載均衡。

F5 的BIG-IP LC可以智能的解決以上兩個(gè)問題：

對(duì)于OUTBOUND流量，BIG-IP LC接收到流量以后，可以智能的將OUTBOUND流量分配到不同的INTERNET接口，并做源地址的NAT，可以指定某一合法IP地址進(jìn)行源地址的 NAT，也可以用BIG-IP LC的接口地址自動(dòng)映射，保證數(shù)據(jù)包返回時(shí)能夠正確接收。

對(duì)于INBOUND流量，BIG-IP LC分別綁定兩個(gè)ISP 服務(wù)商的公網(wǎng)地址，解析來(lái)自兩個(gè)ISP服務(wù)商的DNS解析請(qǐng)求。BIG-IP LC不僅可以根據(jù)服務(wù)器的健康狀況和響應(yīng)速度回應(yīng)LDNS相應(yīng)的IP地址，還可以通過兩條鏈路分別與LDNS建立連接，根據(jù)RTT時(shí)間判斷鏈路的好壞，并且綜合以上兩個(gè)參數(shù)回應(yīng)LDNS相應(yīng)的IP地址。

2.防火墻負(fù)載均衡

考慮到絕大多數(shù)的防火墻只能達(dá)到線速的30％吞吐能力，故要使系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的線速處理能力，必須添加多臺(tái)防火墻，以滿足系統(tǒng)要求。然而，防火墻必須要求數(shù)據(jù)同進(jìn)同出，否則連接將被拒絕。如何解決防火墻的負(fù)載均衡問題，是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的關(guān)鍵問題。

F5的防火墻負(fù)載均衡方案，能夠?yàn)橛脩籼峁┊悩?gòu)防火墻的負(fù)載均衡與故障自動(dòng)排除能力。典型的提高防火墻處理能力的方法是采用“防火墻三明治”的方法，以實(shí)現(xiàn)透明設(shè)備的持續(xù)性。這可滿足某些要求客戶為成功安全完成交易必須通過同一防火墻的應(yīng)用程序的要求，也能夠維護(hù)原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)安全隔離的要求。F5標(biāo)準(zhǔn)防火墻解決方案如圖所示：

防火墻負(fù)載均衡連接示意圖

3.服務(wù)器負(fù)載均衡

對(duì)于所有的對(duì)外提供服務(wù)的服務(wù)器，均可以在BIG-IP上配置Virtual Server實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，同時(shí)BIG-IP可持續(xù)檢查服務(wù)器的健康狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)故障服務(wù)器，則將其從負(fù)載均衡組中摘除。

BIG-IP利用虛擬IP地址（VIP由IP地址和TCP/UDP應(yīng)用的端口組成，它是一個(gè)地址）來(lái)為用戶的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)服務(wù)器（稱為節(jié)點(diǎn)：目標(biāo)服務(wù)器的IP地址和TCP/UDP應(yīng)用的端口組成，它可以是internet的私網(wǎng)地址）提供服務(wù)。因此，它能夠?yàn)榇罅康幕赥CP/IP的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供服務(wù)器負(fù)載均衡服務(wù)。根據(jù)服務(wù)類型不同分別定義服務(wù)器群組，可以根據(jù)不同服務(wù)端口將流量導(dǎo)向到相應(yīng)的服務(wù)器。BIG-IP連續(xù)地對(duì)目標(biāo)服務(wù)器進(jìn)行L4到 L7合理性檢查，當(dāng)用戶通過VIP請(qǐng)求目標(biāo)服務(wù)器服務(wù)時(shí)，BIG-IP根椐目標(biāo)服務(wù)器之間性能和網(wǎng)絡(luò)健康情況，選擇性能最佳的服務(wù)器響應(yīng)用戶的請(qǐng)求。如果能夠充分利用所有的服務(wù)器資源，將所有流量均衡的分配到各個(gè)服務(wù)器，我們就可以有效地避免“不平衡”現(xiàn)象的發(fā)生。

利用UIE+iRules可以將TCP/UDP數(shù)據(jù)包打開，并搜索其中的特征數(shù)據(jù)，之后根據(jù)搜索到的特征數(shù)據(jù)作相應(yīng)的規(guī)則處理。因此可以根據(jù)用戶訪問內(nèi)容的不同將流量導(dǎo)向到相應(yīng)的服務(wù)器，例如：根據(jù)用戶訪問請(qǐng)求的URL將流量導(dǎo)向到相應(yīng)的服務(wù)器。

4.系統(tǒng)高可用性

系統(tǒng)高可用性主要可以從以下幾個(gè)方面考慮：

4.1．設(shè)備自身的高可用性：F5 BIG-IP專門優(yōu)化的體系結(jié)構(gòu)和卓越的處理能力保證99.999%的正常運(yùn)行時(shí)間，在雙機(jī)冗余模式下工作時(shí)可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)切換，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，另外還有冗余電源模塊可選。在采用雙機(jī)備份方式時(shí)，備機(jī)切換時(shí)間最快會(huì)在200ms之內(nèi)進(jìn)行切換。BIG-IP 產(chǎn)品是業(yè)界唯一的可以達(dá)到毫秒級(jí)切換的產(chǎn)品, 而且設(shè)計(jì)極為合理，所有會(huì)話通過Active 的BIG-IP 的同時(shí)，會(huì)把會(huì)話信息通過同步數(shù)據(jù)線同步到Backup的BIG-IP，保證在Backup BIG-IP內(nèi)也有所有的用戶訪問會(huì)話信息；另外每臺(tái)設(shè)備中的watchdog芯片通過心跳線監(jiān)控對(duì)方設(shè)備的電頻，當(dāng)Active BIG-IP故障時(shí)，watchdog會(huì)首先發(fā)現(xiàn)，并通知Backup BIG-IP接管Shared IP，VIP等，完成切換過程，因?yàn)锽ackup BIG-IP中有事先同步好的會(huì)話信息，所以可以保證訪問的暢通無(wú)阻。

4.2．鏈路冗余：BIG-IP可以檢測(cè)每條鏈路的運(yùn)行狀態(tài)和可用性，做到鏈路和ISP故障的實(shí)時(shí)檢測(cè)。一旦出現(xiàn)故障，流量將被透明動(dòng)態(tài)的引導(dǎo)至其它可用鏈路。通過監(jiān)控和管理出入數(shù)據(jù)中心的雙向流量，內(nèi)部和外部用戶均可保持網(wǎng)絡(luò)的全時(shí)連接。

4.3．服務(wù)器冗余，多臺(tái)服務(wù)器同時(shí)提供服務(wù)，當(dāng)某一臺(tái)服務(wù)器故障不能提供服務(wù)時(shí)，用戶的訪問不會(huì)中斷。BIG-IP可以在OSI七層模型中的不同層面上對(duì)服務(wù)器進(jìn)行健康檢查，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)服務(wù)器健康狀況，如果某臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，BIG-IP確定它無(wú)法提供服務(wù)后，就會(huì)將其在服務(wù)隊(duì)列中清除，保證用戶正常的訪問應(yīng)用，確保回應(yīng)內(nèi)容的正確性。

5.高度的安全性

BIG-IP采用防火墻的設(shè)計(jì)原理，是缺省拒絕設(shè)備，它可以為任何站點(diǎn)增加額外的安全保護(hù)，防御普通網(wǎng)絡(luò)攻擊。可以通過支持命令行的SSH或支持瀏覽器管理的SSL方便、安全的進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，提高設(shè)備自身的安全性；能夠拆除空閑連接防止拒絕服務(wù)攻擊；能夠執(zhí)行源路由跟蹤防止IP欺騙；拒絕沒有ACK 緩沖確認(rèn)的SYN防止SYN攻擊；拒絕teartop和land攻擊；保護(hù)自己和服務(wù)器免受ICMP攻擊；不運(yùn)行SMTP、FTP、TELNET或其它易受攻擊的后臺(tái)程序。

BIG-IP的Dynamic Reaping特性可以高效刪除各類網(wǎng)絡(luò)DoS攻擊中的空閑連接，這可以保護(hù)BIG-IP不會(huì)因流量過多而癱瘓。BIG-IP可以隨著攻擊量的增加而加快連接切斷速率，從而提供一種具有極強(qiáng)適應(yīng)能力、能夠防御最大攻擊量的解決方案。

BIG-IP的Delay Binding技術(shù)可以為部署在BIG-IP后面的服務(wù)器提供全面地SYN Flood保護(hù)。此時(shí)，BIG-IP設(shè)備作為安全代理來(lái)有效保護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

BIG-IP可以和其它安全設(shè)備配合，構(gòu)建動(dòng)態(tài)安全防御體系。BIG-IP可以根據(jù)用戶單位時(shí)間內(nèi)的連接數(shù)生成控制訪問列表，將該列表加載到其它安全設(shè)備上，有效控制攻擊流量。

6.SSL加速

在每臺(tái)BIG-IP上，都具有SSL硬件加速芯片，并且自帶100個(gè)TPS的License，用戶可以不通過單獨(dú)付費(fèi)，就可以擁有100個(gè)TPS的 SSL 加速功能，節(jié)約了用戶的投資。在將來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，可以簡(jiǎn)單的通過License升級(jí)的方式，獲得更高的SSL加速性能。

7.系統(tǒng)管理

BIG-IP提供HTTPS、SSH、Telnet、SNMP等多種管理方式，用戶客戶端只需操作系統(tǒng)自帶的瀏覽器軟件即可，不需安裝其它軟件。可以通過支持命令行的SSH或支持瀏覽器管理的SSL方便、安全的進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。直觀易用的Web圖形用戶界面大服務(wù)降低了多歸屬基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)施成本和日常維護(hù)費(fèi)用。

BIG-IP包含詳盡的實(shí)時(shí)報(bào)告和歷史紀(jì)錄報(bào)告，可供評(píng)測(cè)站點(diǎn)流量、相關(guān)ISP性能和預(yù)計(jì)帶寬計(jì)費(fèi)周期。管理員可以通過全面地報(bào)告功能充分掌握帶寬資源的利用狀況。

另外，通過F5 的i-Control 開發(fā)包，目前國(guó)內(nèi)已有基于i-Control開發(fā)的網(wǎng)管軟件x-control, 可以定制針對(duì)系統(tǒng)服務(wù)特點(diǎn)的監(jiān)控系統(tǒng),比如服務(wù)的流量情況、各種服務(wù)連接數(shù)、訪問情況、節(jié)點(diǎn)的健康狀況等等，進(jìn)行可視化顯示。

告警方式可以提供syslog、snmp trap、mail等方式。

8.其它

內(nèi)存擴(kuò)充能力：F5 BIG-IP 1000以上設(shè)備單機(jī)最大可擴(kuò)充到2G內(nèi)存，此時(shí)可支持400萬(wàn)并發(fā)回話。

升級(jí)能力：F5 所有設(shè)備均可通過軟件方式升級(jí)，在服務(wù)有效期內(nèi)，升級(jí)軟件包由F5公司提供。F5 NETWORKS已經(jīng)發(fā)布其系統(tǒng)的最新版本BIG-IP V9.0，主要有以下特性：虛擬 IPV4 / IPV6 應(yīng)用、加速Web應(yīng)用高達(dá)3倍、減少66%甚至更多的基礎(chǔ)架構(gòu)成本、確保高優(yōu)先級(jí)應(yīng)用的性能、確保更高級(jí)別的可用性、大幅提高網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用安全性、強(qiáng)大的性能，簡(jiǎn)單的管理方式、無(wú)以匹敵的自適應(yīng)能力和延展能力和突破的性能表現(xiàn)力。其強(qiáng)大的HTTP壓縮功能可以將用戶下載時(shí)間縮短50%，節(jié)省80%的帶寬。

IP地址過濾和帶寬控制：BIG-IP可以根據(jù)訪問控制列表對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行過濾，并且針對(duì)某一關(guān)鍵應(yīng)用進(jìn)行帶寬控制，確保關(guān)鍵應(yīng)用的穩(wěn)定運(yùn)行。

配置管理及系統(tǒng)報(bào)告：F5 BIG-IP提供WEB 界面配置方式和命令行方式進(jìn)行配置管理，并在其中提供了豐富的系統(tǒng)報(bào)告，更可通過i-Control自行開發(fā)復(fù)雜的配置及報(bào)告生成。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的服务器集群负载均衡(F5,LVS,DNS,CDN)区别以及选型的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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