CN106534307B - 基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种云环境弹性负载均衡方法，包括以下步骤：在云平台部署负载均衡动态配置插件，动态伸缩判断步骤，云平台根据既定的弹性伸缩判断条件，判断当前应用系统是否进行弹性水平扩展或者弹性水平收缩，并相应执行弹性水平扩展或者弹性水平收缩步骤。本发明的负载均衡方法，使用负载均衡动态配置插件将应用系统对负载均衡的需求与云环境弹性伸缩对负载均衡的需求以及负载均衡功能的实现完成了松耦合，因此具有更佳的适应性和灵活。

Description

基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法

技术领域

本发明属于云计算资源弹性水平伸缩技术领域，具体地说，是涉及一种基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法。

背景技术

基于用户的业务需求和既定策略，自动调整其弹性计算资源的管理服务被称作动态伸缩技术，也称为弹性伸缩技术，该技术是云计算的重要特性之一。动态调整应用资源一般包括两种方式：水平伸缩和垂直伸缩。垂直伸缩就是动态增减应用程序计算节点的自身资源，如CPU；而水平伸缩则是增减应用集群的部署节点个数。由于水平伸缩过程是横向扩展，扩展中网络、I/O、软件资源一起扩展，性能限制点更少，扩展能力更强；同时，由于水平伸缩需要协调多个节点共同完成工作，其复杂性相对垂直伸缩而言也更高。水平伸缩功能实现涉及到云计算资源管理调度、应用部署节点的创建/销毁、起/停、负载均衡的控制等环节，其解决方案会影响弹性水平伸缩过程中应用系统服务的可靠性、通用性、响应及时性。如何设计一种具有广泛适应性、能够保证业务连续不中断、服务响应迅速的水平扩展方案正受到越来越多的关注和研究。

目前大中型企业的云数据中心建设，主流思路是选用了市场上成熟的云计算产品方案进行实施落地。然而由于企业信息环境下应用系统和数据中心基础设施的复杂性很高，云计算产品/方案在企业数据中心的落地和融合仍面临诸多挑战，挑战的核心难点问题在于应用系统从传统环境向云环境的迁移时，如何保证在应用系统功能性及非功能性需求不受影响的前提下，使应用系统具备云的弹性伸缩特性。而负载均衡的动态配置问题是这一解决核心难点问题中的关键技术点。

大多云计算产品实现弹性伸缩的负载均衡解决方案是通过集成整合负载均衡软件（如Nginx，LVS、ELB、OTD、Atlas-LB等）完成负载均衡配置的动态变化。但复杂的企业应用系统对负载均衡设备往往存在不同的要求，由于一般云产品内所集成的负载均衡解决方案在性能、可靠性、支持负载均衡策略的复杂配置，TCP类链路负载支持方面的存在一定限制，不可能全部替代企业信息环境下传统的诸如F5等负载均衡解决方案；但传统负载方案一般采用静态负载均衡配置，无法适应用系统在云环境下弹性伸缩的要求。因此，研究一种在企业复杂信息环境下能够适应多种负载均衡设备且能保证安全可靠的实现各类应用系统弹性伸缩功能的负载均衡动态配置技术，具有重要意义，本发明就是基于此展开。

发明内容

本发明为了解决现有弹性水平伸缩过程中应用系统服务的可靠性、通用性、以及响应及时性较差的技术问题，提出了一种基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法，可以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法，包括以下步骤：

在云平台部署负载均衡动态配置插件，所述负载均衡动态配置插件包括负载产品适配模块、负载配置控制模块、以及流程控制模块，所述负载产品适配模块提供多种负载均衡设备的接口，所述负载配置控制模块通过调用所述负载产品适配模块中与负载均衡设备相匹配的接口，对所述负载均衡设备远程配置操作；

动态伸缩判断步骤，云平台根据既定的弹性伸缩判断条件，判断当前应用系统是否需要执行弹性水平扩展步骤或者执行弹性水平收缩步骤；

其中，所述弹性水平扩展步骤包括以下子步骤：

（11）、确定需要弹性水平扩展的虚拟机节点及其IP地址；

（12）、创建新的虚拟机节点，包括对应的应用系统插件和负载均衡动态配置插件；

（13）、根据所述应用系统插件从云平台的介质库中读取应用系统对应的介质文件，所述介质文件包括虚拟机部署所需的系统、中间件、应用程序、配置文件，自动部署/配置脚本，完成应用系统的部署、配置；

（14）、通过所述负载均衡动态配置插件远程对负载均衡设备进行配置，将新创建的虚拟机节点对应的IP置为开启状态；

（15）、新创建的虚拟机节点正常承接负载分发任务；

所述弹性水平收缩步骤包括以下子步骤：

（21）、选定需要弹性水平收缩的虚拟机节点；

（22）、选定的虚拟机节点启动弹性水平收缩流程；

（23）、所选定的虚拟机节点通过脚本调用负载均衡动态配置插件的负载均衡配置控制接口，通知负载均衡将该选定的虚拟机节点的状态置为关闭，此时负载均衡将停止向此选定的虚拟机节点分发新的请求，但原有请连接仍保持不变，直至成功返回服务断开链接；

（24）、选定的虚拟机节点等待至预先设定的最大等待时间；

（25）、选定的虚拟机节点安全关闭应用服务；

（26）、云计算产品平台销毁该选定的虚拟机节点，并回收资源。

进一步的，步骤（14）中，所述负载均衡动态配置插件远程对负载均衡设备进行配置的方法为：根据所述配置文件中定义的负载均衡设备信息，调用所述负载产品适配模块中与该负载均衡设备相适配的接口，完成负载均衡设备的动态配置操作，在弹性水平扩展步骤中，负载均衡设备的动态配置操作至少包括在指定的负载池中创建新的虚拟机节点，将新创建的虚拟机节点置为开启状态，查询节点状态。

进一步的，步骤（11）中，确定需要弹性水平扩展的虚拟机节点及其IP地址的方法为：查找当前空闲的IP地址，并以该空闲的IP地址对应的虚拟机节点作为需要弹性水平扩展的虚拟机节点。

进一步的，所述动态伸缩判断步骤中，所述弹性伸缩判断条件为：当CPU占用率大于P1时，判断当前应用系统需要进行弹性水平扩展，当CPU占用率小于P2时，判断当前应用系统需要进行弹性水平收缩，其中，0＜P2＜P1＜1。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法，使用负载均衡动态配置插件将应用系统对负载均衡的需求与云环境弹性伸缩对负载均衡的需求以及负载均衡功能的实现完成了松耦合，因此具有更佳的适应性和灵活。对于各类不同的应用系统可以根据自己需求选择合适的负载均衡设备，然后通过插件使云环境的弹性伸缩功能的动态配置负载均衡的需求与负载均衡设备适配，应用系统和负载均衡设备均不需要配合进行任何额外的改造。本方法相比其他实现方式，具有更广泛的适应性和灵活性，以及较低的实施成本。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所提出的基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法的一种实施例中弹性水平扩展流程图；

图2是本发明所提出的基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法的一种实施例中弹性水平收缩流程图；

图3是本发明所提出的基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法的一种实施例的总流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

由于弹性水平伸缩过程是横向扩展，扩展中网络、I/O、软件资源一起扩展，具有性能限制点更少，扩展能力更强的优点，该种方式由于水平伸缩需要协调多个节点共同完成工作，其复杂性相对垂直伸缩而言也更高。水平伸缩功能实现涉及到云计算资源管理调度、应用部署节点的创建/销毁、起/停、负载均衡的控制等环节，其解决方案会影响弹性水平伸缩过程中应用系统服务的可靠性、通用性、响应及时性，基于以上本发明提出的基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法，使用负载均衡动态配置插件的方式将应用系统对负载均衡的需求与云环境弹性伸缩对负载均衡的需求以及负载均衡功能的实现完成了松耦合，因此具有更佳的适应性和灵活，下面以一具体实施例详细说明。

本实施例提出了一种基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法，如图3所示，包括以下步骤：

一种基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法，包括以下步骤：

在云平台部署负载均衡动态配置插件，所述负载均衡动态配置插件包括负载产品适配模块、负载配置控制模块、以及流程控制模块，所述负载产品适配模块提供多种负载均衡设备的接口，所述负载配置控制模块通过调用所述负载产品适配模块中与所述负载均衡设备相匹配的接口，对所述负载均衡设备远程配置操作；本方法的核心内容是实现负载均衡动态配置插件，插件采用python语言开发，能够在包括Linux、Windows、AIX等种多平台上运行，如图2所示，负载均衡动态配置插件主要包括负载产品适配模块、负载配置控制模块、以及流程控制模块，负载产品适配模块提供多种负载均衡设备的接口，负载配置控制模块通过调用负载产品适配模块中与负载均衡设备相匹配的接口，对负载均衡设备远程配置操作。与其相适配的负载均衡设备如F5、信安世纪Ecloud、ELB、OTD等，其他模块可以通过调用此模块所提供的接口对特定的负载均衡设备远程配置操作。

动态伸缩判断步骤，云平台根据既定的弹性伸缩判断条件，判断当前应用系统是否需要执行弹性水平扩展步骤或者执行弹性水平收缩步骤；基于用户的业务需求，设定判断条件，云平台自动调整其弹性计算资源的分配，自动启动弹性水平扩展或者弹性水平收缩。

其中，所述弹性水平扩展步骤包括以下子步骤：

S11、确定需要弹性水平扩展的虚拟机节点及其IP地址；弹性水平伸缩过程即是调整弹性计算资源的分配的过程，因此，当需要弹性水平扩展时，首先确定将要被扩展进来的资源，也即虚拟机节点，便于后续步骤的操作。

S12、创建新的虚拟机节点，虚拟机节点中包括对应的应用系统插件和负载均衡动态配置插件；

S13、根据所述应用系统插件从云平台的介质库中读取应用系统对应的介质文件，所述介质文件包括虚拟机部署所需的系统、中间件、应用程序、配置文件，自动部署/配置脚本，完成应用系统的部署、配置；

S14、通过所述负载均衡动态配置插件远程对负载均衡设备进行配置，将新创建的虚拟机节点对应的IP置为开启状态；其中，负载均衡动态配置插件能够与各类负载均衡设备进行适配，通过负载均衡动态配置插件远程对当前应用系统的负载均衡设备进行配置，可以解决复杂的企业应用系统对负载均衡设备往往存在不同的要求导致适配性差的问题，保证在应用系统功能性及非功能性需求不受影响的前提下，使应用系统具备云的弹性伸缩特性。

S15、新创建的虚拟机节点正常承接负载分发任务；根据自动部署脚本完成新创建的虚拟机节点的应用系统的部署、配置、服务启动操作，直至新虚拟机节点能够正常提供业务服务。

所述弹性水平收缩步骤包括以下子步骤：

S21、选定需要弹性水平收缩的虚拟机节点；

S22、选定的虚拟机节点启动弹性水平收缩流程的脚本；

S23、所选定的虚拟机节点通过脚本调用负载均衡动态配置插件的负载均衡配置控制接口，通知负载均衡将该选定的虚拟机节点的状态置为关闭，此时负载均衡将停止向此选定的虚拟机节点分发新的请求，但原有请连接仍保持不变，直至成功返回服务断开链接；本步骤中同样通过调用负载均衡动态配置插件控制负载均衡设备，可以解决复杂的企业应用系统对负载均衡设备往往存在不同的要求导致适配性差的问题。

S24、选定的虚拟机节点等待至预先设定的最大等待时间。

S25、选定的虚拟机节点安全关闭应用服务；

S26、云计算产品平台销毁该选定的虚拟机节点，并回收资源。

本实施例的基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法，使用负载均衡动态配置插件将应用系统对负载均衡的需求与云环境弹性伸缩对负载均衡的需求以及负载均衡功能的实现完成了松耦合，因此具有更佳的适应性和灵活。对于各类不同的应用系统可以根据自己需求选择合适的负载均衡设备，然后通过插件使云环境的弹性伸缩功能的动态配置负载均衡的需求与负载均衡设备适配，应用系统和负载均衡设备均不需要配合进行任何额外的改造，本方法相比其他实现方式，具有更广泛的适应性和灵活性，以及较低的实施成本。

作为一个优选的实施例，步骤S14中，所述负载均衡动态配置插件远程对负载均衡设备进行配置的方法为：根据所述配置文件中定义的负载均衡设备信息，调用所述负载产品适配模块中与该负载均衡设备相适配的接口，完成负载均衡设备的动态配置操作，在弹性水平扩展步骤中，负载均衡设备的动态配置操作至少包括在指定的负载池中创建新的虚拟机节点，将新创建的虚拟机节点置为开启状态，查询节点状态等。

步骤S11中，确定需要弹性水平扩展的虚拟机节点及其IP地址的方法为：查找当前空闲的IP地址，并以该空闲的IP地址对应的虚拟机节点作为需要弹性水平扩展的虚拟机节点。该方法可以充分利用云平台中空闲的IP地址，既不造成浪费，又解决了当前应用系统剩余空间小的问题，实现资源综合利用。

步骤S23中，所述负载均衡设备将选定的虚拟机节点的状态置为关闭后，此时负载均衡将停止向选定的虚拟机节点分发新的请求，原有请求连接仍保持不变，直至成功返回服务断开链接，保证了水平动态收缩过程中关闭部分虚拟机节点时，不影响该虚拟机节点之前已经承接过的请求，进一步保障了云环境弹性负载均衡的安全、稳定。

步骤S24中，选定的虚拟机节点等待至预先设定的最大等待时间后，安全关闭应用服务。

所述步骤S24之后，还包括步骤S25），云平台销毁该选定的虚拟机节点，并回收资源。

动态伸缩判断步骤中，所述弹性伸缩判断条件为：当CPU占用率大于P1时，判断当前应用系统需要进行弹性水平扩展，当CPU占用率小于P2时，判断当前应用系统需要进行弹性水平收缩，其中，0＜P2＜P1＜1。充分利用云平台中空闲的IP地址，既不造成浪费，又解决了当前应用系统剩余空间小的问题，实现资源综合利用。

负载配置控制模块提供了动态弹性伸缩过程中使用到的抽象的负载均衡动态配置操作方法，负载均衡动态配置操作方法为：根据配置文件中定义的负载均衡设备信息，调用负载产品适配模块中与该负载均衡设备相适配的接口，完成负载均衡设备的动态配置操作，负载均衡动态配置操作方法包括在指定的负载池中增加/删除虚拟机节点，将虚拟机节点置为开启/关闭状态，查询节点状态等。

此外，流程控制模块与弹性伸缩匹配的负载均衡动态配置流程，主要包括动态水平扩展流程、动态水平收缩流程。

实施例二

以下以一具体应用为例，对本方法做进一步说明。

以本发明在IBM Pureapplication一体机云计算产品平台下结合F5负载均衡设备实现某应用系统的弹性水平伸缩的实施为例，介绍本发明相关的解决方案。

IBM Pure Application一体机为一个集成相关软硬件的云计算产品。其中自带负载均衡软件，但由于其不支持TCP类通讯链路的负载均衡，此外也不支持类似于F5 irule类似的复杂负载均衡策略的配置功能，因此在实现应用弹性伸缩时，其应用场景受到了限制。为了让各种不同类型企业应用能够部署在PureApplication云平台上，并能获得弹性伸缩等云服务能力，因此结合PureApplication云计算平台的特点完成了对负载均衡动态配置插件的整合，整合后各类部署在云平台的应用系统可以根据统一制定的弹性伸缩策略和流程安全可控的完成弹性水平伸缩，从而实现了应用系统按需服务的能力。

具体实施方法如下：

PureApp云平台像其他大多云计算平台产品一样具备模板化的自动部署能力：根据不同应用系统的部署要求，定制应用部署、配置和服务启停的脚本。首先在PureApplication的云管理台（PureSystem Management）中配置当应用系统的部署节点推出后应进行的自动化部署内容，其中应包括负载均衡动态配置插件。

PureApp在伸缩过程中会有相应的虚机生命周期状态变化触发事件的自动化处理脚本入口，以便调用相应的虚拟机部署、配置和服务启停等工作。在相应的脚本中需要加入负载均衡动态配置插件的调用方法，在虚拟机完成系统、应用部署后启动负载均衡插件的弹性水平扩展流程；在虚拟机准备收缩时，启动负载均衡插件的弹性水平收缩流程。

对负载均衡动态配置插件的参数进行配置，包括负载均衡设备的地址、用户名/密码、超时时间等。

对F5负载均衡中与应用静态相关的信息进行配置，包括VisualServer、Pool、Monitor等信息。

将应用系统部署于PureApp一体机云计算平台上，通过插件和云平台配合实现动态弹性伸缩。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于负载均衡动态配置插件的云环境弹性负载均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

在云平台部署负载均衡动态配置插件，所述负载均衡动态配置插件包括负载产品适配模块、负载配置控制模块、以及流程控制模块，所述负载产品适配模块提供多种负载均衡设备的接口，所述负载配置控制模块通过调用所述负载产品适配模块中与负载均衡设备相匹配的接口，对所述负载均衡设备远程配置操作；

动态伸缩判断步骤，云平台根据既定的弹性伸缩判断条件，判断当前应用系统是否需要执行弹性水平扩展步骤或者执行弹性水平收缩步骤；

其中，所述弹性水平扩展步骤包括以下子步骤：

（11）、确定需要弹性水平扩展的虚拟机节点及其IP地址；

（12）、创建新的虚拟机节点，包括对应的应用系统插件和负载均衡动态配置插件；

（13）、根据所述应用系统插件从云平台的介质库中读取应用系统对应的介质文件，所述介质文件包括虚拟机部署所需的系统、中间件、应用程序、配置文件，自动部署/配置脚本，完成应用系统的部署、配置；

（14）、通过所述负载均衡动态配置插件远程对负载均衡设备进行配置，将新创建的虚拟机节点对应的IP置为开启状态；

（15）、新创建的虚拟机节点正常承接负载分发任务；

所述弹性水平收缩步骤包括以下子步骤：

（21）、选定需要弹性水平收缩的虚拟机节点；

（22）、选定的虚拟机节点启动弹性水平收缩流程；

（23）、所选定的虚拟机节点通过脚本调用负载均衡动态配置插件的负载均衡配置控制接口，通知负载均衡设备将该选定的虚拟机节点的状态置为关闭，此时负载均衡设备将停止向此选定的虚拟机节点分发新的请求，但原有请求链接仍保持不变，直至成功返回服务断开链接；

（24）、选定的虚拟机节点等待至预先设定的最大等待时间；

（25）、选定的虚拟机节点安全关闭应用服务；

（26）、云计算产品平台销毁该选定的虚拟机节点，并回收资源。

2.根据权利要求1所述的云环境弹性负载均衡方法，其特征在于，步骤（14）中，所述负载均衡动态配置插件远程对负载均衡设备进行配置的方法为：根据所述配置文件中定义的负载均衡设备信息，调用所述负载产品适配模块中与该负载均衡设备相适配的接口，完成负载均衡设备的动态配置操作，在弹性水平扩展步骤中，负载均衡设备的动态配置操作至少包括在指定的负载池中创建新的虚拟机节点，将新创建的虚拟机节点置为开启状态，查询节点状态。

3.根据权利要求1所述的云环境弹性负载均衡方法，其特征在于，步骤（11）中，确定需要弹性水平扩展的虚拟机节点及其IP地址的方法为：查找当前空闲的IP地址，并以该空闲的IP地址对应的虚拟机节点作为需要弹性水平扩展的虚拟机节点。

4.根据权利要求1-3任一项所述的云环境弹性负载均衡方法，其特征在于，所述动态伸缩判断步骤中，所述弹性伸缩判断条件为：当CPU占用率大于P1时，判断当前应用系统需要进行弹性水平扩展，当CPU占用率小于P2时，判断当前应用系统需要进行弹性水平收缩，其中，0＜P2＜P1＜1。