CN107465721B - 基于双活架构的全局负载均衡方法和系统及调度服务器 - Google Patents

基于双活架构的全局负载均衡方法和系统及调度服务器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双活架构的全局负载均衡方法和系统及调度服务器，所述系统包括：双活架构的第一数据中心和第二数据中心，以及调度服务器；其中，第一、二数据中心的WEB层交换机均通过互联网与所述调度服务器连接；所述调度服务器用于周期性从第一、二数据中心的WEB层交换机获取第一、二数据中心的WEB服务器的资源状况；以及在接收到用户发送的域名解析请求后确定域名；从DNS资源记录表中查找该域名映射的服务器的IP地址和资源状况，从中筛选出服务器的IP地址返回；当其中一个数据中心出现故障时，将该数据中心的WEB服务器标记为故障。本发明可以针对具有双活容灾架构的集群服务节点提供全局负载均衡服务。

Description

基于双活架构的全局负载均衡方法和系统及调度服务器
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别是指一种基于双活架构的全局负载均衡方法和系统及调度服务器。
背景技术
随着业务量的提高、访问量和数据量的爆炸式增长，单服务器的计算能力已经满足不了数据的访问要求，各种分布式计算技术应运而生。为了充分发挥各个服务器节点的性能，提高资源利用率与运行效率，必须通过有效的方式协调各节点工作，平衡各节点的负载。
图1为现有集群服务系统的组成结构示意图，如图1所示，包括GSLB(GlobalServer Load Balance，全局调度服务器)、两个或两个以上(通常十几个甚至几十个或者上百个)数据服务器(DS，DataServer)、和用于支持GSLB和各DS之间通信的宽带网络如光交换网络。
然而，随着信息技术日新月异的发展，各企业在信息化应用和要求方面也在逐步提高，信息覆盖面也越来越大，而信息在人们的生活工作中也显得更加的重要，故此，信息的安全问题也成为了当今计算机数据安全领域的一个重点。在现今社会中容灾备份已经解决了IT行业的信息安全问题，并且得到了得到了很好的普及。
容灾系统是指在相隔较远的异地，建立两套或多套功能相同的IT系统，互相之间可以进行健康状态监视和功能切换，当一处系统因意外(如火灾、地震等)停止工作时，整个应用系统可以切换到另一处，使得该系统功能可以继续正常工作。容灾技术是系统的高可用性技术的一个组成部分。
从系统架构上看，容灾方案主要存在如下三种形式：主备模式、双中心互备模式、双活并行模式；目前采用的前两种形式，RTO均不为0，容灾端平时不可用，需要技术、流程保证切换。
而双活并行模式是一种全新的容灾模式，相同系统在两个中心均能打开使用，承载对外服务，任何一边坏掉不影响业务，灾难情况下可以不需要决策和执行切换，可以实现RTO(RecoveryTime Object，恢复时间目标)接近0。
但目前的负载均衡技术所使用的算法比较落后，针对双活的容灾系统无法实现接入。因此，有必要提供一种基于容灾双活架构的全局负载均衡方法和系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于双活架构的全局负载均衡方法和系统及调度服务器，用以针对具有双活容灾架构的集群服务节点提供全局负载均衡服务。
基于上述目的本发明提供一种基于双活架构的全局负载均衡系统，包括：双活架构的第一数据中心和第二数据中心，以及调度服务器；
其中，第一、二数据中心的WEB层交换机均通过互联网与所述调度服务器连接；
所述调度服务器用于周期性从第一数据中心的WEB层交换机获取第一数据中心的WEB服务器的资源状况，从第二数据中心的WEB层交换机获取第二数据中心的WEB服务器的资源状况；以及在接收到用户发送的域名解析请求后，确定用户所请求的域名；从DNS资源记录表中查找该域名映射的服务器的IP地址和资源状况，根据查找情况筛选出服务器的IP地址向用户返回；以及当其中一个数据中心出现故障时，将该数据中心的WEB服务器标记为故障不再返回该数据中心的WEB服务器的IP地址。
较佳地，第一数据中心的应用层交换机、数据库层交换机，以及第二数据中心的应用层交换机、数据库层交换机也通过互联网连接于调度服务器；以及
所述调度服务器还用于通过第一数据中心的应用层交换机、数据库层交换机，以及第二数据中心的应用层交换机、数据库层交换机，对第一、二数据中心的应用服务器、数据库服务器进行负载均衡。
较佳地，所述调度服务器还用于当其中一个数据中心出现故障而不可用时，根据制定的负载均衡策略，该数据中心的数据库服务器、应用服务器将不被调度。
本发明还提供一种调度服务器，包括：
资源状况记录模块，用于周期性从第一数据中心的WEB层交换机获取第一数据中心的WEB服务器的资源状况，从第二数据中心的WEB层交换机获取第二数据中心的WEB服务器的资源状况；当其中一个数据中心出现故障时，将该数据中心的WEB服务器标记为故障不再返回该数据中心的WEB服务器的IP地址；
域名解析模块，用于在接收到用户发送的域名解析请求后，确定用户所请求的域名；从DNS资源记录表中查找该域名映射的服务器的IP地址，并根据查找出的服务器的资源状况，从中筛选出服务器的IP地址向用户返回。
进一步，所述服务器还包括：
负载均衡模块，用于通过第一数据中心的应用层交换机、数据库层交换机，以及第二数据中心的应用层交换机、数据库层交换机，对第一、二数据中心的应用服务器、数据库服务器进行负载均衡。
本发明还提供一种基于双活架构的全局负载均衡方法，包括：
在接收到用户发送的域名解析请求后，确定用户所请求的域名；
从DNS资源记录表中查找该域名映射的服务器的IP地址；
针对所述DNS资源记录表中记录的查找出的服务器的资源状况，从中筛选出服务器的IP地址向用户返回；
其中，所述DNS资源记录表中各服务器的资源状况是调度服务器周期性从第一数据中心的WEB层交换机获取第一数据中心的WEB服务器的资源状况，以及从第二数据中心的WEB层交换机获取第二数据中心的WEB服务器的资源状况；当其中一个数据中心出现故障时，所述DNS资源记录表中该数据中心的WEB服务器均标记为故障。
进一步，所述方法还包括：
接收到第一数据中心或第二数据中心的WEB服务器发送的应用层的访问请求后，根据预定的负载均衡策略，以及第一、二数据中心应用层的应用服务器的负载情况，调度相应的应用服务器响应该访问请求，以均衡各应用服务器的负载情况；
接收到第一数据中心或第二数据中心的应用服务器发送的数据访问请求后，根据预定的负载均衡策略，以及第一、二数据中心的数据库服务器的负载情况，调度相应数据库服务器响应该数据访问请求，以均衡各数据库服务器的负载情况；
其中，所述应用层的访问请求是第一数据中心或第二数据中心的WEB服务器根据接收的WEB访问请求发送的；所述WEB访问请求是所述用户在接收到返回的IP地址后发送的；
所述数据访问请求是第一数据中心或第二数据中心的应用服务器根据接收的应用访问请求发送的。
本发明实施例的技术方案中，在双活架构上灵活地结合了智能DNS技术与全局负载均衡技术，从而既实现双活架构的集群服务系统的全局负载均衡，又能在故障发生时可以不需要决策和执行切换，实现RTO接近0的容灾系统。
附图说明
图1为现有技术的集群服务系统组成结构示意图；
图2为本发明实施例的基于双活架构的全局负载均衡系统结构图；
图3为本发明实施例的基于双活架构的全局负载均衡方法流程图；
图4为本发明实施例的调度服务器内部结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
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，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本发明实施例的基于双活架构的全局负载均衡系统，架构如图2所示，包括：具有智能DNS功能的调度服务器201，以及双活架构的第一数据中心202和第二数据中心203。
第一数据中心的架构包括：WEB(World Wide Web，全球广域网)层、应用层和数据层。
其中，第一数据中心的WEB层包括多个WEB服务器以及与第一数据中心各WEB服务器连接的WEB层交换机211；
第一数据中心的应用层包括多个应用服务器以及与第一数据中心各应用服务器连接的应用层交换机212；
第一数据中心的数据库层包括多个数据库服务器以及与第一数据中心各数据库服务器连接的数据库层交换机213。
第二数据中心具有与第一数据中心相同的架构，包括：WEB层、应用层和数据层。
其中，第二数据中心的WEB层包括多个WEB服务器以及与第二数据中心各WEB服务器连接的WEB层交换机221；
第二数据中心的应用层包括多个应用服务器以及与第二数据中心各应用服务器连接的应用层交换机222；
第二数据中心的数据库层包括多个数据库服务器以及与第二数据中心各数据库服务器连接的数据库层交换机223。
第一数据中心的数据库层与第二数据中心的数据库层之间实现数据的实时相互备份。同一数据中心的WEB层、应用层和数据层的交换机可以通过内网互联，也可以通过外网互联。
第一数据中心的WEB层交换机211，以及第二数据中心的WEB层交换机221均通过互联网连接于调度服务器201；调度服务器201可以智能DNS的方式驱动和指导流量的转发：调度服务器201接收用户发送的域名解析请求后，以智能DNS(Domain Name System，域名系统)的方式确定第一数据中心或第二数据中心的WEB服务器的IP(Internet Protocol，网络协议)地址向用户返回，作为域名解析请求的答复。
进一步，第一数据中心的应用层交换机212、数据库层交换机213，以及第二数据中心的应用层交换机222、数据库层交换机223也通过互联网连接于调度服务器201；
解析调度服务器201还用于通过第一数据中心的应用层交换机212、数据库层交换机213，以及第二数据中心的应用层交换机222、数据库层交换机223，对第一、二数据中心的应用服务器、数据库服务器进行负载均衡。
调度服务器201可以智能DNS的方式驱动和指导流量的转发，并实现访问请求的调度以均衡集群中各服务器的负载，具体方法流程，如图3所示，包括如下步骤：
S301：调度服务器201接收用户发送的域名解析请求后，以智能DNS的方式确定第一数据中心或第二数据中心的WEB服务器的IP地址向用户返回，作为域名解析请求的答复。
具体地，调度服务器201接收用户发送的域名解析请求后，确定用户所请求的域名；从DNS资源记录表中查找该域名映射的服务器的IP地址。通常，这些IP地址为多个，包括第一、二数据中心WEB层的WEB服务器的IP地址。
DNS资源记录表中还记录有各服务器的资源状况，调度服务器201根据DNS资源记录表中记录的查找出的服务器的资源状况，根据查找结果从中筛选一个服务器的IP地址向用户返回，作为域名解析请求的答复。
当然，调度服务器201还可以进一步通过互联网信息模块查出距用户IP较近的服务器的IP地址，结合查找出的服务器的实时资源状况，从中筛选一个服务器的IP地址向用户返回，作为域名解析请求的答复。
上述DNS资源记录表的更新方法：调度服务器201通过第一数据中心的WEB层交换机211周期性获取第一数据中心的WEB服务器的资源状况，通过第二数据中心的WEB层交换机221周期性获取第二数据中心的WEB服务器的资源状况，根据获取的各WEB服务器的资源状况更新DNS资源记录表。
当其中一个数据中心出现故障而不可用时，调度服务器201在DNS资源记录表中将该数据中心的WEB服务器标记为故障，不再返回该数据中心的WEB服务器的IP地址。例如，当第一数据中心出现故障而不可用时，调度服务器201在DNS资源记录表中将第一数据中心的WEB服务器均标记为故障，从而在接收到用户域名解析请求时，只返回第二数据中的WEB服务器的IP地址。这样，在一个数据中心不能工作的情况下不影响业务，灾难情况下可以不需要决策和执行切换，实现RTO接近0。
S302：WEB服务器接收到用户的WEB访问请求后，将该WEB访问请求解析为对应的一个或多个应用访问请求，发送至调度服务器201。
具体地，用户接收到返回的作为域名解析结果的IP地址后，访问该IP地址的WEB服务器，并向该WEB服务器发送WEB访问请求。WEB服务器接收到用户的WEB访问请求后，将该WEB访问请求解析为对应的一个或多个应用访问请求，发送至调度服务器201。
S303：调度服务器201接收到第一数据中心或第二数据中心的WEB服务器发送的应用层的访问请求后，根据预定的负载均衡策略，进行负载均衡。
具体地，调度服务器201接收到第一数据中心或第二数据中心的WEB服务器发送的应用层的访问请求后，根据预定的负载均衡策略，以及第一、二数据中心应用层的应用服务器的负载情况，调度相应的应用服务器响应该访问请求，以均衡各应用服务器的负载情况。
其中，调度服务器201可通过第一数据中心的应用层交换机212获取第一数据中心的应用服务器的负载情况，通过第二数据中心的应用层交换机222获取第二数据中心的应用服务器的负载情况。
当其中一个数据中心出现故障而不可用时，根据制定的负载均衡策略，该数据中心的应用服务器将不被调度。例如，当第一数据中心出现故障而不可用时，调度服务器201将不再调度第一数据中心的应用服务器。
S304：应用服务器响应应用层的访问请求时，根据接收的应用访问请求向调度服务器201发送数据访问请求。
S305：调度服务器201接收到第一数据中心或第二数据中心的应用服务器发送的数据访问请求后，根据预定的负载均衡策略，进行负载均衡。
具体地，调度服务器201接收到第一数据中心或第二数据中心的应用服务器发送的数据访问请求后，根据预定的负载均衡策略，以及第一、二数据中心的数据库服务器的负载情况，调度相应数据库服务器响应该数据访问请求，以均衡各数据库服务器的负载情况。
其中，调度服务器201可通过第一数据中心的数据库层交换机213获取第一数据中心的数据库服务器的负载情况，通过第二数据中心的数据库层交换机223获取第二数据中心的数据库服务器的负载情况。
当其中一个数据中心出现故障而不可用时，根据制定的负载均衡策略，该数据中心的数据库服务器将不被调度。例如，当第一数据中心出现故障而不可用时，调度服务器201将不再调度第一数据中心的数据库服务器。
这样，在一个数据中心不能工作的情况下不影响业务，灾难情况下可以不需要决策和执行切换，实现RTO接近0。
上述调度服务器201的内部结构，如图4所示，包括：资源状况记录模块401和域名解析模块402。
其中，资源状况记录模块401用于周期性从第一数据中心的WEB层交换机获取第一数据中心的WEB服务器的资源状况，从第二数据中心的WEB层交换机获取第二数据中心的WEB服务器的资源状况；当其中一个数据中心出现故障时，将该数据中心的WEB服务器标记为故障不再返回该数据中心的WEB服务器的IP地址；
域名解析模块402用于在接收到用户发送的域名解析请求后，确定用户所请求的域名；从DNS资源记录表中查找该域名映射的服务器的IP地址，并根据查找出的服务器的资源状况，从中筛选出服务器的IP地址向用户返回。
进一步，调度服务器201还可以包括：负载均衡模块(图中未标)。
负载均衡模块用于通过第一数据中心的应用层交换机、数据库层交换机，以及第二数据中心的应用层交换机、数据库层交换机，对第一、二数据中心的应用服务器、数据库服务器进行负载均衡。
负载均衡模块中具体可以包括：应用层负载均衡单元和数据层负载均衡单元。
应用层负载均衡单元，用于接收到第一数据中心或第二数据中心的WEB服务器发送的应用层的访问请求后，根据预定的负载均衡策略，以及第一、二数据中心应用层的应用服务器的负载情况，调度相应的应用服务器响应该访问请求。进一步，应用层负载均衡单元还用于当其中一个数据中心出现故障而不可用时，根据制定的负载均衡策略，该数据中心的应用服务器将不被调度。
数据层负载均衡单元，用于接收到第一数据中心或第二数据中心的应用服务器发送的数据访问请求后，根据预定的负载均衡策略，以及第一、二数据中心的数据库服务器的负载情况，调度相应数据库服务器响应该数据访问请求。进一步，数据层负载均衡单元还用于当其中一个数据中心出现故障而不可用时，根据制定的负载均衡策略，该数据中心的数据库服务器将不被调度。
本发明实施例的技术方案中，在双活架构上灵活地结合了智能DNS技术与全局负载均衡技术，从而既实现双活架构的集群服务系统的全局负载均衡，又能在故障发生时可以不需要决策和执行切换，实现RTO接近0的容灾系统。
本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于双活架构的全局负载均衡系统，包括：双活架构的第一数据中心和第二数据中心，以及调度服务器；
其中，第一、二数据中心的WEB层交换机、应用层交换机以及数据库层交换机均通过互联网与所述调度服务器连接；
所述调度服务器用于周期性从第一数据中心的WEB层交换机获取第一数据中心的WEB服务器的资源状况，从第二数据中心的WEB层交换机获取第二数据中心的WEB服务器的资源状况；以及在接收到用户发送的域名解析请求后，确定用户所请求的域名；从DNS资源记录表中查找该域名映射的服务器的IP地址和资源状况，根据查找结果筛选出服务器的IP地址向用户返回；以及当其中一个数据中心出现故障时，将该数据中心的WEB服务器标记为故障不再返回该数据中心的WEB服务器的IP地址；
所述WEB服务器用于接收到用户根据返回的作为域名解析结果的IP地址，发送的访问该IP地址的WEB服务器发送的WEB访问请求后，将接收的WEB访问请求解析出的对应的一个或多个应用访问请求发送给所述调度服务器；
所述调度服务器还用于接收到第一数据中心或第二数据中心的WEB服务器发送的应用层的访问请求后，根据预定的负载均衡策略，以及第一、二数据中心应用层的应用服务器的负载情况，调度相应的应用服务器响应该访问请求，以均衡各应用服务器的负载情况；
所述应用服务器用于响应应用层的访问请求时，根据接收的应用访问请求向所述调度服务器发送数据访问请求；
所述调度服务器还用于接收到第一数据中心或第二数据中心的应用服务器发送的数据访问请求后，根据预定的负载均衡策略，以及第一、二数据中心的数据库服务器的负载情况，调度相应数据库服务器响应该数据访问请求，以均衡各数据库服务器的负载情况。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述调度服务器还用于当其中一个数据中心出现故障而不可用时，根据制定的负载均衡策略，该数据中心的数据库服务器、应用服务器将不被调度。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，第一数据中心和第二数据中心的数据库层之间数据实时相互备份。
4.一种调度服务器，包括：
资源状况记录模块，用于周期性从第一数据中心的WEB层交换机获取第一数据中心的WEB服务器的资源状况，从第二数据中心的WEB层交换机获取第二数据中心的WEB服务器的资源状况；当其中一个数据中心出现故障时，将该数据中心的WEB服务器标记为故障不再返回该数据中心的WEB服务器的IP地址；
域名解析模块，用于在接收到用户发送的域名解析请求后，确定用户所请求的域名；从DNS资源记录表中查找该域名映射的服务器的IP地址，并根据查找出的服务器的资源状况，从中筛选出服务器的IP地址向用户返回；
负载均衡模块，包括应用层负载均衡单元和数据层负载均衡单元；
其中，所述应用层负载均衡单元用于接收到第一数据中心或第二数据中心的WEB服务器发送的应用层的访问请求后，根据预定的负载均衡策略，以及第一、二数据中心应用层的应用服务器的负载情况，调度相应的应用服务器响应该访问请求，以均衡各应用服务器的负载情况；其中，所述WEB服务器发送的应用层的访问请求是所述WEB服务器接收到用户根据返回的作为域名解析结果的IP地址，发送的访问该IP地址的WEB服务器发送的WEB访问请求后，将接收的WEB访问请求解析出的对应的一个或多个应用访问请求发送给所述调度服务器；
所述数据层负载均衡单元用于接收到第一数据中心或第二数据中心的应用服务器发送的数据访问请求后，根据预定的负载均衡策略，以及第一、二数据中心的数据库服务器的负载情况，调度相应数据库服务器响应该数据访问请求，以均衡各数据库服务器的负载情况；其中，所述应用服务器发送的数据访问请求是所述应用服务器响应应用层的访问请求时，根据接收的应用访问请求向所述调度服务器发送的。
5.根据权利要求4所述的服务器，其特征在于，所述应用层负载均衡单元还用于当其中一个数据中心出现故障而不可用时，根据制定的负载均衡策略，该数据中心的应用服务器将不被调度；以及
所述数据层负载均衡单元还用于当其中一个数据中心出现故障而不可用时，根据制定的负载均衡策略，该数据中心的数据库服务器将不被调度。
6.一种基于双活架构的全局负载均衡方法，包括：
调度服务器在接收到用户发送的域名解析请求后，确定用户所请求的域名；
从DNS资源记录表中查找该域名映射的服务器的IP地址；
针对所述DNS资源记录表中记录的查找出的服务器的资源状况，从中筛选出服务器的IP地址向用户返回；
其中，所述DNS资源记录表中各服务器的资源状况是调度服务器周期性从第一数据中心的WEB层交换机获取第一数据中心的WEB服务器的资源状况，以及从第二数据中心的WEB层交换机获取第二数据中心的WEB服务器的资源状况；当其中一个数据中心出现故障时，所述DNS资源记录表中该数据中心的WEB服务器均标记为故障；
所述WEB服务器接收到用户根据返回的作为域名解析结果的IP地址，发送的访问该IP地址的WEB服务器发送的WEB访问请求后，将接收的WEB访问请求解析出的对应的一个或多个应用访问请求发送给所述调度服务器；
所述调度服务器接收到第一数据中心或第二数据中心的WEB服务器发送的应用层的访问请求后，根据预定的负载均衡策略，以及第一、二数据中心应用层的应用服务器的负载情况，调度相应的应用服务器响应该访问请求，以均衡各应用服务器的负载情况；
所述应用服务器响应应用层的访问请求时，根据接收的应用访问请求向所述调度服务器发送数据访问请求；
所述调度服务器接收到第一数据中心或第二数据中心的应用服务器发送的数据访问请求后，根据预定的负载均衡策略，以及第一、二数据中心的数据库服务器的负载情况，调度相应数据库服务器响应该数据访问请求，以均衡各数据库服务器的负载情况。
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