CN103139247B - 负载均衡系统中后端服务器的保活方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种负载均衡系统中后端服务器的保活方法、系统及装置。负载均衡系统中后端服务器的保活方法包括以下步骤：负载均衡设备向后端服务器发送同步SYN包；所述负载均衡设备接收所述后端服务器反馈的确认ACK包；所述负载均衡设备根据所述ACK包判断所述ACK包对应的套接字Socket是否为保活Socket；以及如果判断为保活Socket，则所述负载均衡设备向所述后端服务器发送重置RST包，并确认所述后端服务器为保活状态。本发明在不与后端服务器的TCP服务建立连接的情况下完成对后端服务器的健康检查，避免后端服务器产生大量的链接日志，减小系统资源的消耗。而且，整个健康检查过程只在内核层完成，对上层TCP服务完全透明，不会对原有业务造成影响。

Description

负载均衡系统中后端服务器的保活方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种负载均衡系统中后端服务器的保活方法、系统及装置。

背景技术

图1为现有技术的负载均衡系统健康检查时的tcp三次握手流程示意图。如图1所示，在进行健康检查时，必须完成到后端服务器的三次握手过程。而且，在后端服务器端创建了新的socket(套接字)，建立连接，但是因为紧接着收到RST(reset，重置)包，所以此连接立刻终止，新建的socket被立刻关闭。在这一过程中，并没有使用新建的socket传递任何数据，仅仅是简单的创建和销毁。

现有技术存在的问题是，在进行健康检查时由于新建的socket增加了后端服务器端的负载，造成CPU、内存和网络资源的浪费，对原有业务产生不利影响。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种减少系统资源消耗的负载均衡系统中后端服务器的保活方法。

本发明的另一个目的在于提出一种减少系统资源消耗的负载均衡系统中后端服务器的保活系统。

本发明的又一个目的在于提出一种负载均衡设备。

为达到上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出一种负载均衡系统中后端服务器的保活方法，包括以下步骤：负载均衡设备创建保活socket，并向后端服务器发送同步SYN包；所述负载均衡设备接收所述后端服务器反馈的确认ACK包；所述负载均衡设备根据所述ACK包判断所述ACK包对应的套接字socket是否为所述保活socket；以及如果判断为保活socket，则所述负载均衡设备向所述后端服务器发送重置RST包，并确认所述后端服务器为保活状态。

根据本发明实施例的负载均衡系统中后端服务器的保活方法，在进行健康检查时，不在后端服务器端创建新的socket，不与后端服务器上的tcp服务器建立连接，从而避免后端服务器产生大量的链接日志，减小了后端服务器端的负载，减少了相应的系统资源消耗。而且，整个健康检查过程只在内核层完成，对上层TCP服务完全透明，不会对原有业务造成影响。

为达到上述目的，根据本发明第二方面的实施例提出一种负载均衡系统中后端服务器的保活系统，包括负载均衡设备和与所述负载均衡设备相连的后端服务器，所述负载均衡设备用于向所述后端服务器发送SYN包，接收所述后端服务器反馈的ACK包，以及在判断所述ACK包对应的socket为保活socket时，向所述后端服务器发送RST包，并确认所述后端服务器为保活状态；所述后端服务器用于根据接收到的SYN包向所述负载均衡设备反馈ACK包，并在接收到所述RST包之后，停止创建所述后端服务器的保活socket。

根据本发明实施例的负载均衡系统中后端服务器的保活系统，在进行健康检查时，后端服务器上不创建新的socket，负载均衡设备不与后端服务器上的tcp服务器建立连接，从而避免后端服务器产生大量的链接日志，减小了后端服务器端的负载，减少了相应的系统资源消耗。而且，整个健康检查过程只在内核层完成，对上层TCP服务完全透明，不会对原有业务造成影响。

为达到上述目的，根据本发明第三方面的实施例提出一种负载均衡设备，包括：创建模块，用于创建保活socket；发送模块，用于向后端服务器发送SYN包、ACK包和RST包；接收模块，用于接收所述后端服务器发送的ACK包；和判断模块，用于根据所述ACK包判断所述ACK包对应的socket是否为保活socket，并在判断为保活socket，确定所述后端服务器为保活状态，并控制所述发送模块向所述后端服务器发送RST包，并且在判断不为保活socket时，控制所述发送模块向所述后端服务器发送第三次握手ACK包以使所述后端服务器建立相应的socket。

根据本发明实施例的负载均衡设备，通过修改内核协议栈，在不与后端服务器建立连接的情况下完成对后端服务器的健康检查，避免后端服务器产生大量的链接日志，节省系统资源。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术的负载均衡系统健康检查时的tcp三次握手流程示意图；

图2是本发明一个实施例的负载均衡系统中后端服务器的保活方法的流程图；

图3是本发明一个实施例的负载均衡系统的tcp链接工作流程示意图；

图4是本发明另一个实施例的负载均衡系统中后端服务器的保活方法的流程图；

图5是本发明一个实施例的负载均衡系统中后端服务器的保活系统的结构框；

图6是本发明一个实施例的负载均衡设备的结构框图；

图7是本发明另一个实施例的负载均衡设备的结构框图；以及

图8是本发明又一个实施例的负载均衡设备的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图2为本发明一个实施例的负载均衡系统中后端服务器的保活方法的流程图。图3为本发明一个实施例的负载均衡系统的tcp链接工作流程示意图。如图2和图3所示，该保活方法包括以下步骤：

步骤S101，负载均衡设备创建保活socket，并向后端服务器发送SYN(synchronous，同步)包。

步骤S102，负载均衡设备接收后端服务器反馈的ACK(acknowledge，确认)包。

后端服务器接收到负载均衡设备发送的SYN包后，会相应反馈一个ACK包，负载均衡设备端接收到后端服务器根据SYN包反馈的ACK包后，即可认为服务器正常工作。相反地，如果负载均衡设备没有接收到后端服务器反馈的ACK包，即可认为后端服务器的工作异常。

此外，后端服务器接收到负载均衡设备发送的SYN包后，会创建一个临时的缓存区域，存储关于接收到SYN包的结构体。

步骤S103，负载均衡设备根据ACK包判断ACK包对应的socket是否为保活socket。

由于负载均衡设备端可以接收到多个ACK包，因此负载均衡设备需要根据接收到的ACK包判断ACK包对应的socket是否为保活socket，从而可以确定后端服务器是否正常工作。

在本发明的一个实施例中，负载均衡设备根据ACK包，通过以下的方法判断ACK包对应的socket是否为保活socket：

首先，负载均衡设备根据ACK包确定ACK包对应的socket。例如，在ACK包的报头中包含数据包发送方的信息，根据该数据包发送方的信息可以确定ACK包对应的socket。

然后，判断socket中对应的tcp-sock结构中的keepalive_intvl字段值是否为预设值。在本发明的一个实施例中，该预设值为32719。

如果keepalive_intvl字段值为预设值，则判断ACK包对应的socket为保活socket。

在本发明的一个实施例中，通过以下的方法将keepalive_intvl字段值设置为预设值：在创建保活socket之后，负载均衡设备调用函数setsockopt设置SOL_TCP级别选项字段TCP_KEEPINTVL为预设值，从而将keepalilve_intvl字段值设置为预设值。

应理解，上述实施例仅为示意性的例子，并不用于限制本发明，本领域的技术人员可以采用其他的方法判断socket是否为保活socket，和/或也可以采用其他的方法将keepalive_intvl字段值设置为预设值，和/或也可以改变预设值的大小，这些变化均应包含在本发明的保护范围之内。

步骤S104，如果判断为保活socket，则负载均衡设备向后端服务器发送RST包，并确认后端服务器为保活状态。

如果ACK包对应的socket为保活socket，也就是说负载均衡设备接收到后端服务器根据SYN包反馈的ACK包，那么负载均衡设备确认后端服务器为保活状态，并且向后端服务器接收到RST包，关闭后端服务器的临时存储区域中的结构体。

此外，后端服务器在接收到RST包后，停止创建后端服务器的保活socket，由此减小后端服务器的负载，减少不必要的资源浪费。

而且，负载均衡设备在发送RST包后，关闭初始创建的保活socket，由此可以进一步减少资源浪费。

根据本发明实施例的负载均衡系统中后端服务器的保活方法，在进行健康检查时，不会完成三次握手过程，也不在后端服务器端创建新的socket，不与后端服务器上的tcp服务器建立连接，从而避免后端服务器产生大量的链接日志，减小了后端服务器端的负载，减少了相应的系统资源消耗。而且，整个健康检查过程只在内核层完成，对上层TCP服务完全透明，不会对原有业务造成影响。

图4为本发明另一个实施例的负载均衡系统中后端服务器的保活方法的流程图。如图2所示，该保活方法包括以下步骤：

步骤S201，负载均衡设备创建保活socket，并向后端服务器发送SYN包。

步骤S202，负载均衡设备接收后端服务器反馈的ACK包。

步骤S203，负载均衡设备根据ACK包判断ACK包对应的socket是否为保活socket。

步骤S204，如果负载均衡设备判断ACK包对应的socket为保活socekt，则负载均衡设备向后端服务器发送RST包，并确认后端服务器为保活状态。

上述步骤S201至步骤S204的实现过程可与上述步骤S101至步骤S104的实现过程相同，此处不再详细描述。

步骤S205，如果负载均衡设备判断ACK包对应的socket不为保活socekt，则负载均衡设备向后端服务器发送第三次握手ACK包以使后端服务器建立相应的socket。由此，可进行现有技术的tcp三次握手链接，保证实现服务器健康检查。

为实现上述实施例，本发明还提出一种负载均衡系统中后端服务器的保活系统。

图5为本发明一个实施例的负载均衡系统中后端服务器的保活系统的结构框图。如图5所示，该保活系统包括负载均衡设备1和多个与负载均衡设备相连的后端服务器2。

负载均衡设备1用于向后端服务器2发送SYN包，接收后端服务器2反馈的ACK包，以及在判断ACK包对应的socket为保活socket时，向后端服务器2发送RST包，并确认后端服务器2为保活状态。后端服务器2用于根据接收到的SYN包向负载均衡设备1反馈ACK包，并在接收到RST包后，停止创建后端服务器2的保活socket。由此，不会完成三次握手过程，不在后端服务器创建新的socket，减小后端服务器的负载，减少资源浪费。

在本发明的一个实施例中，负载均衡设备1还用于在向后端服务器2发送RST包后，关闭保活socket。由此，可以进一步减少系统资源的浪费。

在本发明的一个实施例中，负载均衡设备1还用于在创建保活socket之后，设置SOL_TCP级别选项字段TCP_KEEPINTVL为所述预设值，以将keepalive_intvl字段值设置为预设值。由此，负载均衡设备1可以根据该预设值，判断接收到的ACK包对应的socket是否为保活socket。

在本发明的一个实施例中，负载均衡设备1还用于在判断ACK包对应的socket不为保活socket时，向后端服务器2发送第三次握手ACK包以使后端服务器2建立相应的socket。由此，进行现有技术的tcp三次握手过程，保证实现后端服务器的健康检查。

根据本发明实施例的负载均衡系统中后端服务器的保活系统，在进行健康检查时，后端服务器上不创建新的socket，负载均衡设备不与后端服务器上的tcp服务器建立连接，从而避免后端服务器产生大量的链接日志，减小了后端服务器端的负载，减少了相应的系统资源消耗。而且，整个健康检查过程只在内核层完成，对上层TCP服务完全透明，不会对原有业务造成影响。

为实现上述实施例，本发明还提出一种负载均衡设备。

图6为本发明一个实施例的负载均衡设备的结构框图。如图6所示，该负载均衡设备包括：创建模块100、发送模块200、接收模块300和判断模块400。

创建模块100用于创建保活socket。发送模块200用于向后端服务器2发送SYN包、ACK包和RST包。接收模块300用于接收后端服务器2发送的ACK包。判断模块400用于根据ACK包判断ACK包对应的socket是否为保活socket，并在判断为保活socket时，确定后端服务器2为保活状态，并控制发送模块200向后端服务器2发送RST包，并且在判断不为保活socket时，控制发送模块200向后端服务器2发送第三次握手ACK包以使后端服务器建立相应的socket。

图7为本发明另一个实施例的负载均衡设备的结构框图。如图7所示，在图6所示的实施例的基础上，该负载均衡设备还包括：socket管理模块500。

Socket管理模块500用于在判断模块400判断ACK包对应的socket为保活socket时，关闭保活socket。由此，可以进一步节约系统资源。

图8为本发明又一个实施例的负载均衡设备的结构框图。如图8所示，在图7所示的实施例的基础上，该负载均衡设备还包括设置模块600。

设置模块600用于在创建模块100创建保活socket之后，设置SOL_TCP级别选项字段TCP_KEEPINTVL为预设值，以将keepalive_intvl字段值设置为预设值。

由此，判断模块400可以判断ACK包对应的socket是否为保活socket，具体实现过程如下：判断模块400首先根据ACK包确定ACK包对应的socket，然后判断socket中对应的tcp_sock结构中的keepalive_intvl字段值是否为预设值，如果为预设值，则判断ACK包对应的socket为保活socket。

根据本发明实施例的负载均衡设备，通过修改内核协议栈，在不与后端服务器建立连接的情况下完成对后端服务器的健康检查，避免后端服务器产生大量的链接日志，节省系统资源。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种负载均衡系统中后端服务器的保活方法，其特征在于，包括以下步骤：

负载均衡设备创建保活套接字socket，并向后端服务器发送同步SYN包；

所述负载均衡设备接收所述后端服务器反馈的确认ACK包；

所述负载均衡设备根据ACK包判断ACK包对应的socket是否为保活socket；以及

如果判断为保活socket，则所述负载均衡设备向所述后端服务器发送重置RST包，并确认所述后端服务器为保活状态。

2.如权利要求1所述的负载均衡系统中后端服务器的保活方法，其特征在于，还包括：

所述后端服务器在接收到所述RST包之后，停止创建所述后端服务器的保活socket。

3.如权利要求1所述的负载均衡系统中后端服务器的保活方法，其特征在于，在所述负载均衡设备向后端服务器发送RST包之后，还包括：

所述负载均衡设备关闭所述保活socket。

4.如权利要求1所述的负载均衡系统中后端服务器的保活方法，其特征在于，所述负载均衡设备判断所述socket是否为保活socket，进一步包括：

判断所述Socket中对应的tcp_sock结构中的keepalive_intvl字段值是否为预设值；

如果判断所述keepalive_intvl字段值为预设值，则判断所述Socket为保活Socket。

5.如权利要求4所述的负载均衡系统中后端服务器的保活方法，其特征在于，在创建所述保活socket之后，还包括：

设置SOL_TCP级别选项字段TCP_KEEPINTVL为所述预设值，以将所述keepalive_intvl字段值设置为预设值。

6.如权利要求1-5任一项所述的负载均衡系统中后端服务器的保活方法，其特征在于，还包括：

如果判断不为保活socket，则所述负载均衡设备向所述后端服务器发送第三次握手ACK包以使所述后端服务器建立相应的socket。

7.一种负载均衡系统中后端服务器的保活系统，其特征在于，包括负载均衡设备和与所述负载均衡设备相连的后端服务器：

所述负载均衡设备，用于创建保活socket，向所述后端服务器发送SYN包，接收所述后端服务器反馈的ACK包，以及在判断所述ACK包对应的socket为所述保活socket时，向所述后端服务器发送RST包，并确认所述后端服务器为保活状态；

所述后端服务器，用于根据接收到的SYN包向所述负载均衡设备反馈ACK包，并在接收到所述RST包之后，停止创建所述后端服务器的保活socket。

8.如权利要求7所述的负载均衡系统中后端服务器的保活系统，其特征在于，所述负载均衡设备还用于在向后端服务器发送RST包之后，关闭所述保活socket。

9.如权利要求7所述的负载均衡系统中后端服务器的保活系统，其特征在于，所述负载均衡设备还用于在创建所述保活socket之后，设置SOL_TCP级别选项字段TCP_KEEPINTVL为预设值，以将所述keepalive_intvl字段值设置为预设值。

10.如权利要求7所述的负载均衡系统中后端服务器的保活系统，其特征在于，所述负载均衡设备还用于在判断所述ACK包对应的socket不为保活socket时，向所述后端服务器发送第三次握手ACK包以使所述后端服务器建立相应的socket。

11.一种负载均衡设备，其特征在于，包括：

创建模块，用于创建保活socket；

发送模块，用于向后端服务器发送SYN包、ACK包和RST包；

接收模块，用于接收所述后端服务器反馈的ACK包；和

判断模块，用于根据所述ACK包判断所述ACK包对应的socket是否为所述保活socket，并在判断为保活socket时，确定所述后端服务器为保活状态，并控制所述发送模块向所述后端服务器发送RST包，并且在判断不为保活socket时，控制所述发送模块向所述后端服务器发送第三次握手ACK包以使所述后端服务器建立相应的socket。

12.如权利要求11所述的负载均衡设备，其特征在于，还包括：

socket管理模块，用于在所述判断模块判断所述ACK包对应的socket为保活socket时，关闭所述保活socket。

13.如权利要求11所述的负载均衡设备，其特征在于，所述判断模块用于根据所述ACK包确定所述ACK包对应的socket，并在所述socket中对应的tcp_sock结构中的keepalive_intvl字段值为预设值时，判断所述ACK包对应的socket为保活socket。

14.如权利要求11所述的负载均衡设备，其特征在于，还包括：

设置模块，用于在所述socket管理模块创建保活socket之后，设置SOL_TCP级别选项字段TCP_KEEPINTVL为预设值，以将所述keepalive_intvl字段值设置为预设值。