CN104780115B - 云计算环境中负载均衡方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种云计算环境中负载均衡方法及系统,所述方法包括:云系统控制为申请负载均衡器的请求分配对应的虚拟IP并获取负载均衡器;云系统负载均衡器管理器从中选择出工作负载均衡器,为工作负载均衡器配置后端服务器;工作负载均衡器获取数据包,根据接收到配置结果对数据包加标记和第一目标地址后发送至后端服务器;负载均衡网络转发模块截获数据包,去除标记和第一目标地址后将数据包发送至后端服务器进行处理;负载均衡网络转发模块截获处理结果并替换第一目标地址后发送至网络转发服务器。本发明能够将位于同一机房的多台后端服务器虚拟成一个高性能、高可用的应用服务池,为用户提供高可靠、可扩展的应用架构。
Description
技术领域
本发明涉及一种云计算环境中负载均衡方法及系统。
背景技术
目前网络负载均衡器有软件实现和硬件实现两种。现有的硬件实现方法采用定制硬件及软件,效率较高,但成本也较高,可扩展性差。现有的软件实现目前主要分为4层负载均衡和7层负载均衡,4层负载均衡有效率高,通用性高等特点,应用场景比较广,开源软件LVS就是4层负载均衡器的典型代表。
目前云计算网络环境比较复杂,传统的软件实现负载均衡方法有很多局限性。例如,有些方法效率比较低(如NAT转发),有些方法在云计算环境不好操作(如直接转发模式,需要在终端客户机里修改配置)。由于4层负载均衡的适用性广(也可适用于7层负载),因此,目前亟需一种适用于4层负载均衡的云计算环境中负载均衡方法及系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种云计算环境中负载均衡方法及系统,能够将位于同一机房的多台后端服务器虚拟成一个高性能、高可用的应用服务池,为用户提供高可靠、可扩展的应用架构。
为解决上述问题,本发明提供一种云计算环境中负载均衡方法及系统,包括:
云系统控制器获取申请负载均衡器的请求,为申请负载均衡器的请求分配对应的虚拟IP,并获取对应于虚拟IP的负载均衡器;
云系统负载均衡器管理器从获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器中选择出工作负载均衡器,根据所述申请负载均衡器的请求和对应的虚拟IP为选择的工作负载均衡器配置对应的宿主机上的后端服务器,并将配置结果发送至工作负载均衡器;
工作负载均衡器从网络转发服务器获取的外部网络请求的数据包,根据接收到配置结果对数据包加标记和第一目标地址,所述第一目标地址为负载均衡器的地址,修改数据包的目的地址为对应的宿主机上的后端服务器地址,包括IP地址及MAC地址,根据修改后的目的地址将数据包发送至对应的宿主机上的后端服务器;
同一宿主机上的负载均衡网络转发模块截获发送给该宿主机上的后端服务器的加标记和第一目标地址后的数据包,根据源IP地址/源端口/目的地址/目的端口/协议生成一条记录,并在所述记录中附加所述第一目标地址后,去除所述数据包的标记和第一目标地址,并将去除所述加标记和第一目标地址后的数据包发送至该宿主机上的后端服务器;
同一宿主机上的后端服务器将数据包进行处理生成处理结果数据包,将处理结果数据包发送至网络转发服务器;
同一宿主机上的负载均衡网络转发模块截获发送至网络转发服务器的所有数据包,根据数据包的目的IP/目的端口/协议在记录中查找,如果有匹配记录则将源地址替换为所述第一目标地址,并将处理结果数据包发送至网络转发服务器。
进一步的,在上述方法中,所述配置结果包括虚拟IP、工作负载均衡器调度后端服务器的策略、端口映射、会话保持。
进一步的,在上述方法中,所述云系统控制器获取对应于虚拟IP的负载均衡器的步骤中获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器包括:
主负载均衡器和备用负载均衡器。
进一步的,在上述方法中,云系统负载均衡器管理器从获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器中选择出工作负载均衡器的步骤中,
当主负载均衡器正常工作时,将主负载均衡器作为工作负载均衡器;
当主负载均衡器故障时,将备用负载均衡器作为工作负载均衡器。
根据本发明的另一面,提供一种云计算环境中负载均衡系统,包括:
云系统控制器,用于获取申请负载均衡器的请求,为申请负载均衡器的请求分配对应的虚拟IP,并获取对应于虚拟IP的负载均衡器;
云系统负载均衡器管理器,用于从获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器中选择出工作负载均衡器,根据所述申请负载均衡器的请求和对应的虚拟IP为选择的工作负载均衡器配置对应的宿主机上的后端服务器,并将配置结果发送至工作负载均衡器;
工作负载均衡器,用于从网络转发服务器获取的外部网络请求的数据包,根据接收到配置结果对数据包加标记和第一目标地址,所述第一目标地址为负载均衡器的地址,修改数据包的目的地址为对应的宿主机上的后端服务器地址,包括IP地址及MAC地址,根据修改后的目的地址将数据包发送至对应的宿主机上的后端服务器;
与所述后端服务器在同一宿主机上的负载均衡网络转发模块,用于截获发送给该宿主机上的后端服务器的加标记和第一目标地址后的数据包,根据源IP地址/源端口/目的地址/目的端口/协议生成一条记录,并在所述记录中附加所述第一目标地址后,去除所述数据包的标记和第一目标地址,并将去除所述加标记和第一目标地址后的数据包发送至该宿主机上的后端服务器,及从后端服务器截获发送至网络转发服务器的所有数据包,根据数据包的目的IP/目的端口/协议在记录中查找,如果有匹配记录则将源地址替换为所述第一目标地址,并将处理结果数据包发送至网络转发服务器;
后端服务器,用于将数据包进行处理生成处理结果数据包,将处理结果数据包发送至网络转发服务器。
进一步的,在上述系统中,所述配置结果包括虚拟IP、工作负载均衡器调度后端服务器的策略、端口映射、会话保持。
进一步的,在上述系统中,所述云系统控制器获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器包括主负载均衡器和备用负载均衡器。
进一步的,在上述系统中,所述云系统负载均衡器管理器,用于当主负载均衡器正常工作时,将主负载均衡器作为工作负载均衡器;当主负载均衡器故障时,将备用负载均衡器作为工作负载均衡器。
与现有技术相比,本发明通过为申请工作负载均衡器的请求分配对应的虚拟IP,将位于同一机房的多台后端服务器虚拟成一个高性能、高可用的应用服务池,再根据配置结果,将从网络转发服务器获取的外部网络请求分发到应用服务池中,为用户提供高可靠、可扩展的应用架构,本发明可基于廉价通用硬件平台如X86PC SERVER,具备效率高、适用性广和成本低等特点。
附图说明
图1是本发明一实施例的云计算环境中负载均衡方法的流程图;
图2是本发明一实施例的云计算环境中负载均衡系统的模块图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示,本发明提供一种云计算环境中负载均衡方法,包括:
步骤S1,云系统控制器(CC)获取申请负载均衡器(LD)的请求,为申请负载均衡器的请求分配对应的虚拟IP(VIP),并获取对应于虚拟IP的负载均衡器;
步骤S2,云系统负载均衡器管理器(ELB SERVER)从获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器中选择出工作负载均衡器,根据所述申请负载均衡器的请求和对应的虚拟IP为选择的工作负载均衡器配置对应的宿主机上的后端服务器(RS),并将配置结果发送至工作负载均衡器;具体的,本步骤中ELB SERVER向LD发请求配置LD,另外,ELB SERVER CC请求修改配置后向LD Agent发送配置结果,及ELB-SERVER接收CC请求删除配置后向LD发送请求删除配置结果的过程与本步骤类似;
步骤S3,工作负载均衡器从网络转发服务器(NAT)获取的外部网络请求的数据包,根据接收到配置结果对数据包加标记(mark symbol)和第一目标地址,所述第一目标地址为负载均衡器的地址,修改数据包的目的地址为对应的宿主机上的后端服务器地址,包括IP地址及MAC地址(这是区别于传统的直接转发模式的地方),根据修改后的目的地址将数据包发送至对应的宿主机(XENHOST)上的后端服务器;
步骤S4,同一宿主机上的负载均衡网络转发模块(SLNAT)截获发送给该宿主机上的后端服务器的加标记和第一目标地址后的数据包,根据源IP地址/源端口/目的地址/目的端口/协议生成一条记录,并在所述记录中附加所述第一目标地址后,去除所述数据包的标记和第一目标地址,并将去除所述加标记和第一目标地址后的数据包发送至该宿主机上的后端服务器;
步骤S5,同一宿主机上的后端服务器将数据包进行处理生成处理结果数据包,将处理结果数据包发送至网络转发服务器;
步骤S6,同一宿主机上的负载均衡网络转发模块截获发送至网络转发服务器的所有数据包,根据数据包的目的IP/目的端口/协议在记录中查找,如果有匹配记录则将源地址替换为所述第一目标地址,并将处理结果数据包发送至网络转发服务器。
优选的,步骤S3中的所述配置结果包括虚拟IP、工作负载均衡器调度后端服务器的策略、端口映射、会话保持。
优选的,步骤S1的所述云系统控制器获取对应于虚拟IP的负载均衡器的步骤中获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器包括:主负载均衡器和备用负载均衡器。相应的,步骤S2的云系统负载均衡器管理器从获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器中选择出工作负载均衡器的步骤中,
当主负载均衡器正常工作时,将主负载均衡器作为工作负载均衡器;
当主负载均衡器故障时,将备用负载均衡器作为工作负载均衡器。具体的,云系统负载均衡器管理器会负责负载均衡器的创建以及负载均衡器的高可用,当主负载均衡器由于特殊原因出现故障时(例如硬件故障,网络故障等),需要启用对应的冗余备机,云系统负载均衡器管理器会负责重新创建备用负载均衡器并进行状态迁移,以保证对最终用户的透明。
详细的,对本实施例的方法进行的连续测试过程和结果如下:
测试配置:
RS云主机(后端服务器):3台,配置CENTOS6.264BIT微型(1VCPU1024M),安装nginx1.2.2;
LD服务器(负载均衡器):1台,云主机,配置CENTOS6.264BIT微型(1VCPU1024M),PARA-DR MODE,WLC,权重5:5:5;
模拟用户行为的测试机:2台,云主机,配置CENTOS6.264BIT微型(1VCPU1024M)
所有云主机的宿主机为8core AMD4130机器,具体参数如下:
model name:AMD Opteron(tm)Processor4130
stepping:0
cpu MHz:2600.032
cache size:512KB
测试工具:Webbench1.5,使用多台测试机对负载均衡器进行页面下载请求。
测试页面如表一:
页面 | 属性 | 大小(字节) |
Index.htm | 静态 | 187 |
Baidu.htm | 静态 | 8225 |
Google.htm | 静态 | 264726 |
表一
测试结果如表二:
项目 | Index.htm(187) | Baidu.htm(8225) | Google.htm(264726) |
HTTP请求数/每秒(总) | 13416 | 7440.8 | 761 |
LD转发包数/每秒 | 80496 | 44635 | 4566 |
LD转发数据 | 5M | 4.5M | 4M |
LD CPU占用率 | 1% | 1% | 1% |
LD内存占用 | 24% | 20% | 14% |
RS CPU占用率 | 45% | 30% | 10% |
RS出数据/每秒(总) | 5.2M | 62M | 57M |
表二
从表二可以看出,负载均衡器的CPU/内存占用都比较小,足以胜任云计算环境中网络负载任务。
本实施例通过为申请工作负载均衡器的请求分配对应的虚拟IP,将位于同一机房的多台后端服务器虚拟成一个高性能、高可用的应用服务池,再根据配置结果,将从网络转发服务器获取的外部网络请求分发到应用服务池中,为用户提供高可靠、可扩展的应用架构,本发明可基于廉价通用硬件平台如X86PC SERVER,具备效率高、适用性广和成本低等特点。
实施例二
如图2所示,本发明还提供另一种云计算环境中负载均衡系统,包括:
云系统控制器1,用于获取申请负载均衡器的请求,并为申请负载均衡器2的请求分配对应的虚拟IP,并获取对应于虚拟IP的负载均衡器;
云系统负载均衡器管理器3,用于从获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器2中选择出工作负载均衡器2,根据所述申请负载均衡器的请求和对应的虚拟IP为选择的工作负载均衡器2配置对应的宿主机4上的后端服务器41,并将配置结果发送至工作负载均衡器2;
工作负载均衡器2,用于从网络转发服务器5获取的外部网络请求的数据包,根据接收到配置结果对数据包加标记和第一目标地址,所述第一目标地址为负载均衡器的地址,修改数据包的目的地址为对应的宿主机上的后端服务器地址,包括IP地址及MAC地址,根据修改后的目的地址将数据包发送至对应的宿主机4上的后端服务器41;
与所述后端服务器41在同一宿主机4上的负载均衡网络转发模块42,用于截获发送给该宿主机4上的后端服务器41的加标记和第一目标地址后的数据包,根据源IP地址/源端口/目的地址/目的端口/协议生成一条记录,并在所述记录中附加所述第一目标地址后,去除所述数据包的标记和第一目标地址,并将去除所述加标记和第一目标地址后的数据包发送至该宿主机4上的后端服务器41,及从后端服务器41截获发送至网络转发服务器5的所有数据包,根据数据包的目的IP/目的端口/协议在记录中查找,如果有匹配记录则将源地址替换为所述第一目标地址,并将处理结果数据包发送至网络转发服务器5;
后端服务器41,用于将数据包进行处理生成处理结果数据包,将处理结果数据包发送至网络转发服务器5。
优选的,所述配置结果包括虚拟IP、工作负载均衡器调度后端服务器的策略、端口映射、会话保持。
优选的,所述云系统控制器获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器包括主负载均衡器和备用负载均衡器。相应的,所述云系统负载均衡器管理器,用于当主负载均衡器正常工作时,将主负载均衡器作为工作负载均衡器;当主负载均衡器故障时,将备用负载均衡器作为工作负载均衡器。
实施例二的其它详细内容具体可参见实施例一的相应部分,在此不再赘述。
综上所述,本发明通过为申请工作负载均衡器的请求分配对应的虚拟IP,将位于同一机房的多台后端服务器虚拟成一个高性能、高可用的应用服务池,再根据配置结果,将从网络转发服务器获取的外部网络请求分发到应用服务池中,为用户提供高可靠、可扩展的应用架构,本发明可基于廉价通用硬件平台如X86PC SERVER,具备效率高、适用性广和成本低等特点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然,本领域的技术人员可以对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,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种云计算环境中负载均衡方法,其特征在于,包括:
云系统控制器获取申请负载均衡器的请求,为申请负载均衡器的请求分配对应的虚拟IP,并获取对应于虚拟IP的负载均衡器;
云系统负载均衡器管理器从获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器中选择出工作负载均衡器,根据所述申请负载均衡器的请求和对应的虚拟IP为选择的工作负载均衡器配置对应的宿主机上的后端服务器,并将配置结果发送至工作负载均衡器;
工作负载均衡器从网络转发服务器获取外部网络请求的数据包,根据接收到配置结果对数据包加标记和第一目标地址,所述第一目标地址为工作负载均衡器的地址,修改数据包的目的地址为对应的宿主机上的后端服务器地址,包括IP地址及MAC地址,根据修改后的目的地址将数据包发送至对应的宿主机上的后端服务器;
同一宿主机上的负载均衡网络转发模块截获发送给该宿主机上的后端服务器的加标记和第一目标地址后的数据包,根据源IP地址/源端口/目的地址/目的端口/协议生成一条记录,并在所述记录中附加所述第一目标地址后,去除所述数据包的标记和第一目标地址,并将去除所述加标记和第一目标地址后的数据包发送至该宿主机上的后端服务器;
同一宿主机上的后端服务器将数据包进行处理生成处理结果数据包,将处理结果数据包发送至网络转发服务器;
同一宿主机上的负载均衡网络转发模块截获发送至网络转发服务器的所有数据包,根据数据包的目的IP/目的端口/协议在记录中查找,如果有匹配记录则将源地址替换为所述第一目标地址,并将处理结果数据包发送至网络转发服务器。
2.如权利要求1所述的云计算环境中负载均衡方法,其特征在于,所述配置结果包括虚拟IP、工作负载均衡器调度后端服务器的策略、端口映射、会话保持。
3.如权利要求1所述的云计算环境中负载均衡方法,其特征在于,所述云系统控制器获取对应于虚拟IP的负载均衡器的步骤中获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器包括:
主负载均衡器和备用负载均衡器。
4.如权利要求3所述的云计算环境中负载均衡方法,其特征在于,云系统负载均衡器管理器从获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器中选择出工作负载均衡器的步骤中,
当主负载均衡器正常工作时,将主负载均衡器作为工作负载均衡器;
当主负载均衡器故障时,将备用负载均衡器作为工作负载均衡器。
5.一种云计算环境中负载均衡系统,其特征在于,包括:
云系统控制器,用于获取申请负载均衡器的请求,为申请负载均衡器的请求分配对应的虚拟IP,并获取对应于虚拟IP的负载均衡器;
云系统负载均衡器管理器,用于从获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器中选择出工作负载均衡器,根据所述申请负载均衡器的请求和对应的虚拟IP为选择的工作负载均衡器配置对应的宿主机上的后端服务器,并将配置结果发送至工作负载均衡器;
工作负载均衡器,用于从网络转发服务器获取外部网络请求的数据包,根据接收到配置结果对数据包加标记和第一目标地址,所述第一目标地址为工作负载均衡器的地址,修改数据包的目的地址为对应的宿主机上的后端服务器地址,包括IP地址及MAC地址,根据修改后的目的地址将数据包发送至对应的宿主机上的后端服务器;
与所述后端服务器在同一宿主机上的负载均衡网络转发模块,用于截获发送给该宿主机上的后端服务器的加标记和第一目标地址后的数据包,根据源IP地址/源端口/目的地址/目的端口/协议生成一条记录,并在所述记录中附加所述第一目标地址后,去除所述数据包的标记和第一目标地址,并将去除所述加标记和第一目标地址后的数据包发送至该宿主机上的后端服务器,及从后端服务器截获发送至网络转发服务器的所有数据包,根据数据包的目的IP/目的端口/协议在记录中查找,如果有匹配记录则将源地址替换为所述第一目标地址,并将处理结果数据包发送至网络转发服务器;
后端服务器,用于将数据包进行处理生成处理结果数据包,将处理结果数据包发送至网络转发服务器。
6.如权利要求5所述的云计算环境中负载均衡系统,其特征在于,所述配置结果包括虚拟IP、工作负载均衡器调度后端服务器的策略、端口映射、会话保持。
7.如权利要求5所述的云计算环境中负载均衡系统,其特征在于,所述云系统控制器获取到的对应于虚拟IP的负载均衡器包括主负载均衡器和备用负载均衡器。
8.如权利要求7所述的云计算环境中负载均衡系统,其特征在于,所述云系统负载均衡器管理器,用于当主负载均衡器正常工作时,将主负载均衡器作为工作负载均衡器;当主负载均衡器故障时,将备用负载均衡器作为工作负载均衡器。
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