CN102882939B - 负载均衡方法、设备及泛域名加速访问系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载均衡方法、设备以及泛域名加速访问系统，以解决现有技术中负载均衡设备的瓶颈问题以及Cache服务器负担过重，网络资源浪费的问题。本发明中接收到用户发起的访问请求时，根据每个访问请求携带的URL，分别计算URL hash值，并分配缓存服务器；向用户返回重定向到分配的缓存服务器的跳转指令，并控制用户向跳转指令指示的缓存服务器发起第二访问请求。通过本发明保证相同URL访问请求由同一个Cache服务器服务，并能够减少流经负载均衡设备的数据流量。

Description

负载均衡方法、设备及泛域名加速访问系统

技术领域

本发明涉及计算机通信技术领域，尤其涉及一种负载均衡方法、设备及泛域名加速访问系统。

背景技术

在当前的互联网及移动互联网中，访问加速是一个比较重要的课题，为了达到访问加速，运营商往往在网络内放置缓存服务器Cache服务器，将访问内容缓存在网络内，用户通过访问Cache服务器，达到访问加速，提升网络服务质量并降低成本的效果。

用户访问网络时，当Cache服务器上缓存有用户访问的内容数据时，数据传输流程如图1所示，S101：用户发送访问内容对应的数据请求；S102：Cache服务器将本地缓存的，与用户访问内容对应的数据发送给用户。当Cache服务器上没有缓存用户访问的内容数据时，数据传输流程如图2所示，S201：用户发送访问内容对应的数据请求；S202：Cache服务器向源站服务器请求获取用户访问内容对应的数据；S203：源站服务器将Cache服务器所需的数据返回给Cache服务器；S204：Cache服务器将获取到的，与用户访问内容对应的数据发送给用户。

由于互联网及移动互联网中，实现网络加速，一般都是泛域名加速，用户访问的内容随机而广泛，网络服务流量较大，单一的Cache服务器很难满足性能要求，因此现有技术中采用集群架构，在Cache服务器前端放置负载均衡设备，通过负载均衡设备进行流量分担，分配不同的Cache服务器服务用户发起的访问请求，将用户访问网络时请求的数据分配到不同的Cache服务器中，由多个Cache服务器对访问内容进行缓存，采用负载均衡设备与Cache服务器相结合的集群架构进行数据缓存传输的示意图，如图3所示，由图3可知，用户发起访问请求后，负载均衡设备分配Cache服务器服务当前用户的访问请求，即用户发起访问请求的数据流量以及Cache服务器返回的数据流量都需要经过负载均衡设备，流经负载均衡设备的数据流量较大，负载均衡设备自身的处理能力成为瓶颈。

并且，上述集群架构中负载均衡设备进行Cache服务器分配时，一般根据URL（Uniform Resource Locator，全球资源定位符），进行随机分配，不同URL对应不同的Cache服务器，对应的访问内容数据也分别保存在不同的Cache服务器中，然而实际上尽管URL不同，对应的内容数据有可能是相同的或相似的，为了节省网络资源，对于相同的内容数据仅需要保存一次，对于内容数据相似的也可以保存在同一个Cache服务器，现有技术中负载均衡设备仅根据URL是否相同，进行Cache服务器随机分配并缓存访问内容数据的方法，会造成某个Cache服务器负担过重，造成网络资源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种负载均衡方法、负载均衡设备以及泛域名访问加速系统，以解决现有技术中负载均衡设备的瓶颈问题以及Cache服务器负担过重，网络资源浪费的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明一方面提供了一种负载均衡方法，应用于集群架构的泛域名加速访问，该方法包括：

接收到用户发起的访问请求时，根据每个访问请求携带的全球资源定位符URL，分别计算URL哈希hash值；

根据所述URL hash值，分配缓存服务器，其中，具有相同URL hash值对应的访问请求，由同一个缓存服务器服务；

向用户返回重定向到分配的所述缓存服务器的跳转指令，并控制用户向跳转指令指示的缓存服务器发起第二访问请求。

本发明的另一方面还提供了一种负载均衡设备，该设备包括：

计算单元，用于接收到用户发起的访问请求时，根据每个访问请求携带的全球资源定位符URL，分别计算URL哈希hash值；

分配单元，用于根据所述计算单元计算得到的所述URL hash值，分配缓存服务器，其中，具有相同URL hash值对应的访问请求，由同一个缓存服务器服务；

重定向单元，用于当所述分配单元分配了服务当前访问请求的缓存服务器后，向用户返回重定向到分配的所述缓存服务器的跳转指令，并控制用户向跳转指令指示的缓存服务器发起第二访问请求。

本发明的再一方面还提供了一种泛域名加速访问系统，包括缓存服务器，和上述负载均衡设备。

本发明中，在进行泛域名加速访问时，对用户访问请求携带的URL分别计算URL hash值，将相同URL hash值对应的访问请求分配到同一个Cache服务器，保证相同URL访问请求由同一个Cache服务器服务，并且对应的访问内容也保存在同一个Cache服务器中，减少Cache服务器的缓存内容，提高访问命中率。并且，在确定了Cache服务器后，发起重定向跳转指令，控制用户直接访问重定向的Cache服务器，Cache服务器将数据直接返回给用户，无需经过负载均衡设备进行转发，能够减少流经负载均衡设备的数据流量，解决流经负载均衡设备的数据流量较大，负载均衡设备自身的处理能力造成的瓶颈问题。

附图说明

图1为现有技术Cache服务器上缓存有用户访问的内容数据时，数据传输流程；

图2为现有技术Cache服务器没有缓存用户访问的内容数据时，数据传输流程；

图3为现有技术泛域名加速采用集群架构进行数据缓存传输的示意图；

图4为本发明提供的负载均衡方法实现流程图；

图5为本发明实施例提供的分配Cache服务器的方法流程图；

图6为本发明实施例提供的负载均衡方法实现示意图；

图7为本发明实施例提供的负载均衡设备的构成框图。

具体实施方式

本发明提供了一种泛域名加速访问中采用集群架构的负载均衡方法，对用户发起的访问请求进行调度分配，接收到用户发起的访问请求时，根据每个访问请求携带的URL分别计算URL hash值，将相同URL hash值对应的访问请求分配到同一个Cache服务器，保证相同URL访问请求由同一个Cache服务器服务，并且对应的访问内容也保存在同一个Cache服务器中。并且，在确定了服务访问请求的Cache服务器后，发起重定向跳转指令，控制用户直接访问确定了的Cache服务器，使得Cache服务器将数据直接返回给用户，无需经过负载均衡设备进行转发，能够减少流经负载均衡设备的数据流量。

以下将结合附图以及具体的实施例对本发明的负载均衡方法做进一步详细的说明，当然并不引以为限。

本发明实施例一提供一种负载均衡方法，应用于集群架构的泛域名加速访问，具体实现过程如图4所示，包括：

步骤S401：接收用户发起的访问请求。

具体的，泛域名加速系统中，用户访问的内容是非常随机而广泛的，同一用户可能发起不同的访问请求，并且也可能会有多个用户同时发起相同的访问请求，但是每个访问请求中都会携带一个唯一的URL。

步骤S402：每个访问请求携带的URL，计算URL hash值。

具体的，计算URL hash值的方法可以是多样的，只要在一个集群架构中采用一个统一的计算方法即可。接收到用户发起的访问请求时，解析得到每个访问请求携带的URL，然后根据每个URL分别计算其对应的哈希hash值。

步骤S403：根据计算得到的URL hash值，分配缓存服务器。

具体的，由于hash计算方法是根据关键字进行散列输出的一种计算方法，使得同一访问请求或相似的访问请求可能会对应同一个hash值，因此，本发明中为使同一访问请求或相似的访问请求能够分配到同一个Cache服务器，采用计算URL hash值的方法，并对相同URL hash值对应的访问请求，分配同一个Cache服务器为其服务。

步骤S404：向用户返回重定向跳转指令，并控制用户向跳转指令指示的Cache服务器发起第二访问请求。

具体的，本发明实施例中当为用户发起的访问请求分配了Cache服务器后，会向用户返回重定向跳转指令，该跳转指令指示用户向服务当前访问请求的Cache服务器发起访问请求，因此可以直接根据跳转指令控制用户重新发起访问请求，即控制用户向跳转指令指示的Cache服务器发起不同于起始发送的访问请求的第二访问请求。

进一步的，当Cache服务器接收到用户发送的第二访问请求时，可以直接将访问请求对应的数据传送给用户，并缓存对应的访问内容，无需经过负载均衡设备转发，减少流经负载均衡设备的数据流量。

本发明实施例中，在集群架构中进行泛域名加速访问时，根据用户发起的每个访问请求携带的URL，分别计算URL hash值，将相同URL hash值对应的访问请求分配到同一个Cache服务器，保证相同URL访问请求由同一个Cache服务器服务，并且对应的访问内容也保存在同一个Cache服务器中，减少Cache服务器的缓存内容，提高访问命中率。并且，在确定了Cache服务器后，发起重定向跳转指令，控制用户直接访问重定向的Cache服务器，Cache服务器将数据直接返回给用户，无需经过负载均衡设备进行转发，能够减少流经负载均衡设备的数据流量，解决流经负载均衡设备的数据流量较大，负载均衡设备自身的处理能力造成的瓶颈问题。

本发明实施例二，对实施例一步骤S403中所涉及的Cache服务器分配方法，作进一步详细说明。

优选的，本发明实施例中，根据计算得到的URL hash值，分配Cache服务器，具体可采用如下方式进行分配，实现流程如图5所示：

步骤S4031：对能够服务当前访问请求的缓存服务器顺序排列并编号。

具体的，在进行Cache服务器分配时，负载均衡设备会根据当前集群架构中所连接的后端Cache服务器数量，以及Cache服务器的负载情况，选择能够服务当前访问请求的缓存服务器。当选择确定了能够服务当前访问请求的缓存服务器后，将其进行顺序排列并编号。

步骤S4032：使用计算得到的URL hash值对步骤S4031中顺序排列并编号的Cache服务器数量取模，由取模得到的余数决定分配哪个Cache服务器为当前访问请求服务。

步骤S4033：分配编号与取模得到的余数对应的缓存服务器，服务当前访问请求。

例如：计算得到的URL hash值为186，顺序排列并编号的Cache服务器为0/1/2，则当前Cache服务器数量为3，URL hash值186对Cache服务器数量3取模得到的余数为0，则选择编号为0的Cache服务器，服务当前访问请求。

本发明实施例中，通过计算URL hash值，并利用计算得到的URL hash值对顺序排列并编号的Cache服务器数量取模，能够保证携带相同URL hash值的访问氢气，分配到相同Cache服务器，并且分配的Cache服务器是预先设定好的能够为服务当前访问请求的Cache服务器。

本发明实施例三，在实施例一与实施例二的基础上，对URL hash值的计算方法，作进一步详细说明。

优选的，本发明实施例中，当接收到用户发起的访问请求，可以根据每个访问请求携带的URL的字符特征，分别计算URL hash值。具体的，根据URL的字符特征计算URL hash值时，可以采用现有的逐个字符按照ASCII码值累加的方法计算，也可以采用MD5算法计算hash值，只要在同一个集群架构的泛域名访问加速系统中采用统一的算法即可。

更为优选的，当至少两个用户发起的访问请求对应同一内容时，可以根据每个访问请求携带的URL中相同部分的字符特征，计算部分URL的hash值，使不同URL对应相同的访问内容时，由相同的Cache服务器服务并缓存，提高负载均衡的效率，并充分体现缓存服务器缓存效果，提高访问速度。

例如：当多个用户访问同一视频内容时，由于防盗链的存在，每个用户访问请求携带的URL是不同的，采用传统的负载均衡方法进行Cache服务器分配时，会将其分配到不同的Cache服务器，当分配的Cache服务器中没有缓存对应的视频内容时，就会重新向源站服务器获取对应的内容，降低了Cache服务器的缓存效果，降低访问速度。而本发明实施例中，采用根据每个访问请求携带的URL中相同部分的字符特征，计算部分URL hash值的方法，由于对应相同的视频内容，所以其具有的相同部分的字符特征就是对应的视频内容名称，所以计算出的URL hash值是相同的，会将其分配到相同的Cache服务器。

更为优选的，访问内容一般通过URL的域名和文件名体现，因此在进行URL hash值计算时，可以采用将域名与文件名的字符特征作为URL相同部分的字符特征。

例如，URL：http://www.test.com/49715EA1CA83081FD2F0465981/tt.flv，只有49715EA1CA83081FD2F0465981是按照一定规律变化的，而其域名：www.test.com和文件名：tt.flv，对于相同的访问内容一般是不变的，通过计算域名：www.test.com和文件名：tt.flv的hash值，能够保证相同访问内容对应的访问请求由同一个Cache服务器服务。

本发明实施例中，根据每个访问请求携带的URL中相同部分的字符特征，计算部分URL的hash值的方法，能够保证不同URL对应的相同内容数据缓存在同一个Cache服务器，避免多个Cache服务器保存相同的内容数据，减少Cache服务器缓存内容，提高访问命中率。并且，由于根据每个访问请求携带的URL中相同部分的字符特征，计算部分URL的hash值，可能会使相似访问请求携带的URL的hash值相同，从而也可以将其保存在同一个Cache服务器。

本发明实施例四中，将结合附图对实施例一步骤S404中涉及的，向用户返回重定向跳转指令，并控制用户向跳转指令指示的Cache服务器发起第二访问请求，作进一步详细的说明。

优选的，本发明实施例中，向用户返回的重定向跳转指令可以采用超文本协议HTTP状态码302，HTTP响应状态码302是标准的重定向跳转指令，Http头中的Location字段，包含新的url，用于指示请求端（如浏览器、下载器等）向真正的资源发起请求，即本发明实施例中跳转指令中可携带包含分配的Cache服务器网络地址信息的不同于原访问请求中携带的URL的第二URL。

当向用户返回重定向到分配的Cache服务器的跳转指令时，可以通过解析该跳转指令中携带的第二URL，并控制用户直接向分配的Cache服务器发起携带该第二URL的第二访问请求，使Cache服务器与用户之间直接进行数据的交互，不再通过负载均衡设备进行转发，减少流经负载均衡设备的数据流量，避免负载均衡设备自身处理能力造成的瓶颈问题。

进一步的，重定向跳转指令采用HTTP响应状态码302时，为了保证访问内容的准确性，Cache服务器向用户返回数据时，需要去除Http头中的Location字段，即第二URL中包含的Cache服务器网络地址信息后，将数据直接返回给用户，具体实现示意图如图6所示。

本发明实施例中，向用户返回重定向到分配的Cache服务器的跳转指令充分使用HTTP响应状态码302的特点，在用户与Cache服务器之间直接进行通信，使Cache服务器返回的数据流量，不再经过负载均衡设备，避免了流经负载均衡设备的数据流量过大，由于负载均衡设备自身的处理能力造成的瓶颈问题。

本发明实施例五，根据上述实施例一至四的负载均衡方法，提供一种负载均衡设备，如图7所示，该设备包括：

计算单元71，用于接收到用户发起的访问请求时，根据每个访问请求携带的全球资源定位符URL，分别计算URL哈希hash值。

分配单元72，用于根据计算单元71计算得到的URL hash值，分配Cache服务器，其中，具有相同URL hash值对应的访问请求，由同一个Cache服务器服务。

重定向单元73，用于当分配单元72分配了服务当前访问请求的Cache服务器后，向用户返回重定向到分配的Cache服务器的跳转指令，并控制用户向跳转指令指示的Cache服务器发起第二访问请求。

具体的，分配单元72用于：

对能够服务当前访问请求的Cache服务器顺序排列并编号；

使用计算得到的URL hash值对所述顺序排列并编号的Cache服务器数量取模；

分配编号与取模得到的余数对应的Cache服务器，服务当前访问请求。

具体的，计算单元71用于：

根据每个访问请求携带的URL的字符特征计算其URLhash值。

优选的，计算单元71，还用于：

当至少两个用户发起的访问请求对应同一内容时，根据每个访问请求携带的URL中相同部分的字符特征，计算部分URL的hash值。

其中，URL中相同部分的字符特征包括：域名与文件名的字符特征。

优选的，重定向单元73，还用于：

解析跳转指令中携带的第二URL，其中，第二URL包含分配的Cache服务器的网络地址信息；

控制用户，向分配的Cache服务器发起携带所述第二URL的第二访问请求。

本发明实施例提供的负载均衡设备，对用户访问请求携带的URL分别计算URL hash值，将相同URL hash值对应的访问请求分配到同一个Cache服务器，保证相同URL访问请求由同一个Cache服务器服务，并且对应的访问内容也保存在同一个Cache服务器中，减少Cache服务器的缓存内容，提高访问命中率。并且，在确定了Cache服务器后，发起重定向跳转指令，控制用户直接访问重定向的Cache服务器，Cache服务器将数据直接返回给用户，无需经过负载均衡设备进行转发，能够减少流经负载均衡设备的数据流量，解决流经负载均衡设备的数据流量较大，负载均衡设备自身的处理能力造成的瓶颈问题。

本发明实施例六，还提供了一种泛域名加速访问系统，该系统包括Cache服务器与实施例五中所涉及的负载均衡设备。

本发明实施例中的负载均衡设备具有实施例五中负载均衡设备的所有功能，本发明实施例不再赘述。

本发明实施例中的Cache服务器，用于基于负载均衡设备的负载分配方法，对相应的访问请求提供服务，并缓存对应的访问内容数据。

本发明实施例提供的泛域名加速访问系统，负载均衡设备根据URL hash值进行负载分配，保证同一内容的访问能够本地命中，并且避免了不同URL对应不同访问内容时，频繁向源站服务器发起获取请求，以及多个缓存服务器保存相同内容数据的问题。同时，负载均衡设备分配了Cache服务器后，进行重定向跳转指令的发送，使用户与Cache服务器之间直接建立通信，减少流经负载均衡设备的数据流量。并且，本发明实施例中，Cache服务器的分配，完全由负载设备根据hash值计算策略进行分配。增加或剔除后端的Cache服务器。对用户没有影响，Cache服务器相对用户端是透明的，系统可扩展性强。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种负载均衡方法，应用于集群架构的泛域名加速访问，其特征在于，该方法包括：

接收到用户发起的访问请求时，根据每个访问请求携带的全球资源定位符URL的字符特征，分别计算URL的哈希hash值；

根据所述URL hash值，分配缓存服务器，其中，具有相同URL hash值对应的访问请求，由同一个缓存服务器服务；

向用户返回重定向到分配的所述缓存服务器的跳转指令，并控制用户向跳转指令指示的缓存服务器发起第二访问请求；

其中，当至少两个用户发起的访问请求对应同一内容时，所述根据每个访问请求携带的URL的字符特征计算URL hash值，包括：

根据每个访问请求携带的URL中相同部分的字符特征，计算部分URL的hash值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述URL hash值，分配缓存服务器，具体包括：

对能够服务当前访问请求的缓存服务器顺序排列并编号；

使用计算得到的URL hash值对所述顺序排列并编号的缓存服务器数量取模；

分配编号与取模得到的余数对应的缓存服务器，服务当前访问请求。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述URL中相同部分的字符特征包括：

域名与文件名的字符特征。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制用户向跳转指令指示的缓存服务器发起第二访问请求，具体包括：

解析所述跳转指令中携带的第二URL，其中，所述第二URL包含分配的缓存服务器的网络地址信息；

控制用户向分配的缓存服务器发起携带所述第二URL的第二访问请求。

5.一种负载均衡设备，其特征在于，该设备包括：

计算单元，用于接收到用户发起的访问请求时，根据每个访问请求携带的全球资源定位符URL的字符特征，分别计算URL哈希hash值；还用于：当至少两个用户发起的访问请求对应同一内容时，根据每个访问请求携带的URL中相同部分的字符特征，计算部分URL的hash值；

分配单元，用于根据所述计算单元计算得到的所述URL hash值，分配缓存服务器，其中，具有相同URL hash值对应的访问请求，由同一个缓存服务器服务；

重定向单元，用于当所述分配单元分配了服务当前访问请求的缓存服务器后，向用户返回重定向到分配的所述缓存服务器的跳转指令，并控制用户向跳转指令指示的缓存服务器发起第二访问请求。

6.如权利要求5所述的负载均衡设备，其特征在于，所述分配单元，具体用于：

对能够服务当前访问请求的缓存服务器顺序排列并编号；

使用计算得到的URL hash值对所述顺序排列并编号的缓存服务器数量取模；

分配编号与取模得到的余数对应的缓存服务器，服务当前访问请求。

7.如权利要求5所述的负载均衡设备，其特征在于，所述URL中相同部分的字符特征包括：

域名与文件名的字符特征。

8.如权利要求5所述的负载均衡设备，其特征在于，所述重定向单元还用于：

解析所述跳转指令中携带的第二URL，其中，所述第二URL包含分配的缓存服务器的网络地址信息；

控制用户向分配的缓存服务器发起携带所述第二URL的第二访问请求。

9.一种泛域名加速访问系统，包括缓存服务器，其特征在于，还包括权利要求5-8任一项所述的负载均衡设备。