CN106790502A - 一种基于NAT64前缀的IPv4终端、IPv6服务互通业务的负载均衡系统 - Google Patents

一种基于NAT64前缀的IPv4终端、IPv6服务互通业务的负载均衡系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于NAT64前缀的IPv4终端、IPv6服务互通业务的负载均衡系统，包括NAT64流量负载均衡系统、DNS64服务器，NAT64流量负载均衡系统内设有负载均衡模块和NAT64模块，NAT64流量负载均衡系统分别连接IPv4网络和IPv6网络，IPv6网络通过域名访问Web服务器，IPv6网络还连接DNS64服务器，本发明能够克服NAT64设备负载过大时服务缓慢问题，可以对目的地址匹配配置的NAT64 IPv6前缀的IPv6数据包进行负载均衡。

Description

一种基于NAT64前缀的IPv4终端、IPv6服务互通业务的负载均 衡系统
技术领域
本发明涉及负载均衡技术领域，具体为一种基于NAT64前缀的IPv4终端、IPv6服务互通业务的负载均衡系统。
背景技术
近年来，互联网正处于从IPv4向IPv6迁移的过渡期，目前，互联网大部分内容只对IPv4可用，因此，IPv6终端访问IPv4资源的需求切实存在。有状态NAT64+DNS64技术可以在不改变用户终端与服务器的前提下，为IPv6终端用户提供了访问IPv4内容的能力，是目前较为重要的IPv4/IPv6双栈互通技术。
一般地，单台NAT64设备即可满足上述业务应用在功能上的需求，但在运营商以及大业务负载的部署场景下，用户连接请求多且数据传输量大，单台NAT64设备将成业务流量的瓶颈，在负载过重的情况下，可能会导致运行缓慢甚至无法正常服务，所以需要负载均衡技术克服以上的问题。
传统的负载均衡系统，如LVS，大多由两台互为备份的负载均衡设备和多台物理服务器组成，一方面，这种架构不适合超大型的集群服务器，因为负载均衡设备将成为集群服务器的瓶颈，另一方面，也不适合小型集群服务器，因为负载均衡设备不参与业务处理，备用的负载均衡设备更是处于空闲状态，增大了服务器的投资。另外，传统的负载均衡系统只针对单播IPv4/IPv6地址的网络流量进行负载均衡，无法对NAT64地址这种匹配IPv6地址前缀的IPv6数据包进行负载均衡。
传统负载均衡系统中存在以下问题：
传统负载均衡系统只能针对特定单播IPv6/IPv4地址进行负载均衡，无法对NAT64地址这种匹配IPv6地址前缀的IPv6数据包进行负载均衡；传统负载均衡系统需要单独的负载均衡设备，负载均衡设备成为集群服务器的性能瓶颈，不适合超大型的集群服务器；传统负载均衡系统需要冗余的备份负载均衡设备，备份负载均衡设备不参与业务处理，增大了系统投资，不适合小型集群服务器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于NAT64前缀的IPv4终端、IPv6服务互通业务的负载均衡系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于NAT64前缀的IPv4终端、IPv6服务互通业务的负载均衡系统，包括NAT64流量负载均衡系统、DNS64服务器，所述NAT64流量负载均衡系统内设有负载均衡模块和NAT64模块，所述NAT64流量负载均衡系统分别连接IPv4网络和IPv6网络，所述IPv6网络通过域名访问Web服务器，所述IPv6网络还连接DNS64服务器。
优选的，其使用方法包括以下步骤：
A、搭建DNS服务器，开启DNS64功能，并设置dns64-prefix为2001：123：：/96；
B、部署网络：客户端主机只开启IPv6网络，配置DNS服务器为步骤A搭建的服务器，连接三层交换机，且交换机能接通外网，在交换机上添加到2001：123：：/96网络的路由；
C、选择3台物理服务器，每台机器上先安装NAT64模块，配置文件中设置pool6＝(2001：123：：/96)，并开启；再安装负载均衡模块，配置IPv6-prefix6为2001：123：：/96，配置系统名为reyzar_test1，且同个局域网内布置多套负载均衡系统，通过系统名区分，并开启，通过应用层命令“lb--vote”查看该IPv6前缀选举了哪条链路；
D、在客户端浏览器上访问www.baidu.com，能正常访问，通过日志或者抓包分析或者应用层命令“lb--forward”可以看到接入点机器将业务转发给了其中一台服务器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明能够克服NAT64设备负载过大时服务缓慢问题，可以对目的地址匹配配置的NAT64 IPv6前缀的IPv6数据包进行负载均衡。
(2)本发明中，所有设备都参与NAT64地址翻译这一主要业务处理流程；没有特定设备充当负载均衡设备，当单点设备宕机或其它故障时，系统将自动剔除故障设备；而且可通过增加系统设备来线性提高系统性能。
附图说明
图1为本发明的整体架构图；
图2为本发明的负载均衡业务调度的流程图；
图3为本发明的节点自组织方式的流程图；
图4为本发明的邻居发现报文的响应流程图。
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。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种基于NAT64前缀的IPv4终端、IPv6服务互通业务的负载均衡系统，包括NAT64流量负载均衡系统1、DNS64服务器2，所述NAT64流量负载均衡系统1内设有负载均衡模块3和NAT64模块4，所述NAT64流量负载均衡系统1分别连接IPv4网络5和IPv6网络6，NAT64流量负载均衡系统1通过IPv4资源访问IPv4网络，所述IPv6网络6通过域名访问Web服务器7，且IPv6网络组装后的IPv6地址作为目标地址进行访问，所述IPv6网络6还连接DNS64服务器2。
本发明的使用方法包括以下步骤：
A、搭建DNS服务器，开启DNS64功能，并设置dns64-prefix为2001：123：：/96；
B、部署网络：客户端主机只开启IPv6网络，配置DNS服务器为步骤A搭建的服务器，连接三层交换机，且交换机能接通外网，在交换机上添加到2001：123：：/96网络的路由；
C、选择3台物理服务器，每台机器上先安装NAT64模块，配置文件中设置pool6＝(2001：123：：/96)，并开启；再安装负载均衡模块，配置IPv6-prefix6为2001：123：：/96，配置系统名为reyzar_test1，且同个局域网内布置多套负载均衡系统，通过系统名区分，并开启，通过应用层命令“lb--vote”查看该IPv6前缀选举了哪条链路；
D、在客户端浏览器上访问www.baidu.com，能正常访问，通过日志或者抓包分析或者应用层命令“lb--forward”可以看到接入点机器将业务转发给了其中一台服务器。
每台物理机器收到数据包时，查看选举表，如果该IPv6前缀选取的接入点是自己，则接入点会根据来源地址和目的地址进行hash计算，转发给其中一台服务器处理。
参照图3节点自组织方式的流程，每个节点隔2秒发送一次链路信息组播报文用以增删或者更新节点链路记录，如果隔9秒没有收到某个节点的链路报文，自动认为其退出，删除其链路记录。每隔4秒发送一次业务接入点选举信息，每个节点采用退让的方式，即收到有节点跟本地竞争作为前缀的接入点时，本地节点退让。
在hook点NF_INET_PRE_ROUTING登记邻居发现报文获取函数，参照图4邻居发现报文的相应流程，当邻居请求报文到来时，本地判断该目标IP的前缀是不是与选举了本地为接入点的IPv6前缀相同，如果是，返回本地相应链路的MAC地址。
本发明中，以IPv6前缀的方式，对目标地址进行判断，进而进行负载均衡；不必把IP地址配置到具体网卡，直接对整个IPv6前缀下的IP进行相应；为整个IPv6前缀下IP的邻居发现请求回应MAC地址；而且本发明中每一台物理机器都是对等状态，通过自组织方式自动发现其它节点的加入和离开，无需单独设置负责负载均衡设备。
本发明的有益效果是：本发明能够克服NAT64设备负载过大时服务缓慢问题，可以对目的地址匹配配置的NAT64IPv6前缀的IPv6数据包进行负载均衡；本发明中，所有设备都参与NAT64地址翻译这一主要业务处理流程；没有特定设备充当负载均衡设备，当单点设备宕机或其它故障时，系统将自动剔除故障设备；而且可通过增加系统设备来线性提高系统性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种基于NAT64前缀的IPv4终端、IPv6服务互通业务的负载均衡系统，其特征在于：包括NAT64流量负载均衡系统(1)、DNS64服务器(2)，所述NAT64流量负载均衡系统(1)内设有负载均衡模块(3)和NAT64模块(4)，所述NAT64流量负载均衡系统(1)分别连接IPv4网络(5)和IPv6网络(6)，所述IPv6网络(6)通过域名访问Web服务器(7)，所述IPv6网络(6)还连接DNS64服务器(2)。
2.实现权利要求1所述的基于NAT64前缀的IPv4终端、IPv6服务互通业务的负载均衡系统的方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：
A、搭建DNS服务器，开启DNS64功能，并设置dns64-prefix为2001：123：：/96；
B、部署网络：客户端主机只开启IPv6网络，配置DNS服务器为步骤A搭建的服务器，连接三层交换机，且交换机能接通外网，在交换机上添加到2001：123：：/96网络的路由；
C、选择3台物理服务器，每台机器上先安装NAT64模块，配置文件中设置poo16＝(2001：123：：/96)，并开启；再安装负载均衡模块，配置IPv6-prefix6为2001：123：：/96，配置系统名为reyzar_test1，且同个局域网内布置多套负载均衡系统，通过系统名区分，并开启，通过应用层命令“1b--vote”查看该IPv6前缀选举了哪条链路；
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