CN108259372A - 一种多链路负载均衡系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多链路负载均衡系统和方法，其特征在于：所述多链路负载均衡系统包括：外网用户端、OSPF路由器、负载均衡器以及内网用户端；在所述内网用户端访问互联网资源时，所述负载均衡器接收到所述内网用户端的访问流量之后，将所述内网用户端访问流量分配到不同的互联网链路之上，实现出站流量负载均衡，提升互联网链路带宽利用率；同时，当外网用户端访问内部资源时，所述负载均衡器解析来自不同外网用户端的域名解析请求，并为不同外网用户端返回最佳的访问地址，实现外网用户端入站流量的负载均衡。

Description

一种多链路负载均衡系统和方法
技术领域
本发明涉及计算机网络负载均衡技术，具体涉及一种服务器负载均衡系统和方法。
背景技术
负载均衡是一种计算机网络技术，用来在多个计算机(计算机集群)、网络连接、CPU、磁盘驱动器或其他资源中分配负载，以达到最佳化资源使用、最大化吞吐率、最小化响应时间、同时避免过载的目的。
随着企业业务规模的发展，一个出口链路可能不能满足业务流量的带宽需求，所以许多企业通过新增出口链路的方式来扩展带宽。多条链路可以提高出口的稳定性，如果其中有一条链路出现故障，导致中断，另外的链路可以将流量接管过来，起到备份保障的作用。但在多出口链路的部署方式下，业务流量从哪个出口出去，如何能保证多条链路带宽的均衡使用，成为问题的关键所在。
发明内容
本发明提供一种多链路负载均衡系统和方法，以解决现有技术的问题。
本发明的第一方面提供一种多链路负载均衡系统，其特征在于：所述多链路负载均衡系统包括：外网用户端、OSPF路由器、负载均衡器以及内网用户端；在所述内网用户端访问互联网资源时，所述负载均衡器接收到所述内网用户端的访问流量之后，将所述内网用户端访问流量分配到不同的互联网链路之上，实现出站流量负载均衡，提升互联网链路带宽利用率；同时，当外网用户端访问内部资源时，所述负载均衡器解析来自不同外网用户端的域名解析请求，并为不同外网用户端返回最佳的访问地址，实现外网用户端入站流量的负载均衡。
优选地，所述负载均衡器支持如下算法：轮询、加权轮询、加权最少连接、加权最小流量、静态就近性、动态就近性、宽带比例、哈希、主备以及首个有效；管理员能够根据自身需求选择相应的链路分配策略。
优选地，内网用户端包括根DNS服务器以及本地DNS服务器。
优选地，所述内网用户端还设有防火墙。
本发明的第二方面提供一种多链路负载均衡方法，其特征在于：多链路负载均衡方法包括出站流量负载均衡、入站流量负载均衡以及链路健康检查。
优选地，所述出站流量负载均衡包括如下步骤：
步骤1：所述负载均衡器接收来自所述内网用户端的访问流量；
步骤2：所述负载均衡器根据预先定义的负载均衡策略来选择出合适的出站链路；
步骤3：所述负载均衡器按照链路选择的结果将流量分配给选定的出站链路，并做源地址的NAT；
步骤4：所述负载均衡器收到从外网返回的应答流量；
步骤5：所述负载均衡器将流量转发给内网用户端。
优选地，所述入站流量负载均衡包括如下步骤：
步骤1：所述外网用户端的访问客户端向其本地DNS服务器发出域名解析请求；
步骤2：本地DNS服务器首先在本地搜索是否有相应的记录，如果没有就向根DNS服务器发起查询；
步骤3：根DNS服务器反馈本地DNS服务器，告知域名解析权授予负载均衡器；
步骤4：本地DNS服务器会再次向负载均衡器发出域名解析请求；
步骤5：负载均衡器先判断链路的健康状况，再根据预先定义的负载均衡算法来选择出合适的IP地址作为域名解析结果。
步骤6：负载均衡器将域名解析结果反馈给本地DNS服务器；
步骤7：本地DNS服务器将得到的域名解析结果转发给客户端；
步骤8：客户端根据得到的IP地址发起连接请求，对内网用户端进行访问。
优选地，所述链路健康检查方法为所述负载均衡器通过多个站点的可达性，来共同判断一条链路的健康状况。
本本发明的多链路负载均衡系统集合出入站智能DNS解析、轮询、加权轮询、静态就近性、动态就近性等算法，解决多链路网络环境中流量分担的问题，充分提高多链路的带宽利用率，节约企事业单位对通信链路的投资；并且通过为用户分配最佳的通信线路，使用户获得绝佳的访问体验。
附图说明
图1是本发明的出站流量负载均衡原理图；
图2是本发明的出站流量负载均衡工作流程示意图；
图3是本发明的入站流量负载均衡原理图；
图4是本发明的入站流量负载均衡工作流程示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。
本发明提供一种多链路负载均衡系统，所述多链路负载均衡系统包括：外网用户端、OSPF路由器、负载均衡器以及内网用户端。
在所述内网用户端访问互联网资源时，所述负载均衡器接收到所述内网用户端的访问流量之后，将所述内网用户端访问流量分配到不同的互联网链路之上，实现出站流量负载均衡，提升互联网链路带宽利用率；同时，当外网用户端访问内部资源时，所述负载均衡器解析来自不同外网用户端的域名解析请求，并为不同外网用户端返回最佳的访问地址，实现外网用户端入站流量的负载均衡。
其中，所述负载均衡器支持如下算法：轮询(Round Robin)、加权轮询(WeightedRound Robin)、加权最少连接(Weighted Least Connection)、加权最小流量(WeightedLeast Traffic)、静态就近性(Static Proximity)、动态就近性(Dynamic Proximity)、宽带比例(Bandwidth Ratio)、哈希(Hashing)、主备(Primary/Secondary)以及首个有效(First Available)等算法；管理员能够根据自身需求选择相应的链路分配策略。
其中，轮询(Round Robin)算法的实现机制是将所有网络链路放在一个队列当中，按顺序依次返回给用户队列中下一个网络链路的IP地址，其适用的场景是拥有多条同一运营商的互联网链路，各条链路的带宽也相近。
加权轮询(Weighted Round Robin)算法的实现机制是由于各条互联网链路的吞吐量可能不一，因此可以为各条链路分配不同的加权值。根据这个比例，把数据用户请求轮询分配到每条链路，其适用的场景是拥有多条同一运营商的互联网链路，但各条链路的带宽存在差异。
加权最少连接(Weighted Least Connection)算法的实现机制是根据事先为各条链路设定的权值，在调度新连接时尽可能地使各链路的已建立连接数和其权值成比例，把新的连接请求分配到当前比例最小的链路上，其适用的场景是各条链路的带宽存在差异，并且不同用户发起的连接保存时长差异较大。
加权最小流量(Weighted Least Traffic)算法的实现机制是根据事先为各条链路设定的权值，在调度新连接时尽可能的使各条链路的实时流量与权值成比例，把新的连接请求分配到当前比例最小的链路上，其适用的场景是拥有多条互联网链路，并且各链路之间的带宽差异较大。
静态就近性(Static Proximity)算法的实现机制是按照预先为某个目标定义的静态最佳路径来选择链路，或者根据设备内置的全球IP地址库来判断目标IP属于哪个互联网运营商，进而选择相应的ISP链路，其适用的是拥有多条不同运营商的互联网链路，业务流量多为入站访问流量。
动态就近性(Dynamic Proximity)算法的实现机制是在选择链路时，通过综合考虑数据传输的延迟和链路的实时负载，准确计算出最佳路径，其适用的场景是拥有多条不同运营商的互联网链路，业务流量多为出站访问流量。
带宽比例(Bandwidth Ratio)算法的实现机制是由于各条互联网链路的吞吐量可能不一，因此将为各条链路的带宽大小作为权值；根据这个比例(每条链路带宽大小的比值)，把数据流量分配到每条链路上，其适用的场景是拥有多条同一运营商的互联网链路，但链路之间的带宽差异较大。
哈希(Hashing)算法的实现机制是基于LOCAL DNS IP地址的哈希算法，将不同的用户访问调度到不同的链路之上，其适用的场景是拥有多条互联网链路，需要保证来自同一个用户的请求分发到同一条链路。
主备(Primary/Secondary)算法的实现机制是可以为网络设定主备链路，当主链路出现故障时，用户的访问请求才会被调度备用链路之上适用场景是拥有多条互联网链路，对业务访问的持久性要求较高。
首个有效(First Available)算法的实现机制是将用户的请求全部都调度第一条有效无故障的链路之上，适用场景是拥有多条互联网链路，对业务访问的响应时延比较敏感。
本发明的多链路负载均衡系统集合出入站智能DNS解析、轮询、加权轮询、静态就近性、动态就近性等算法，解决多链路网络环境中流量分担的问题，充分提高多链路的带宽利用率，节约企事业单位对通信链路的投资；并且通过为用户分配最佳的通信线路，使用户获得绝佳的访问体验。
进一步地，所述内网用户端包括根DNS服务器以及本地DNS服务器。
进一步地，所述内网用户端还设有防火墙。
本发明的第二方面提供一种多链路负载均衡方法，其特征在于：多链路负载均衡方法包括出站流量负载均衡、入站流量负载均衡以及链路健康检查。
在所述内网用户端访问互联网资源时，所述负载均衡器接收到所述内网用户端的访问流量之后，将所述内网用户端访问流量分配到不同的互联网链路之上，实现出站流量负载均衡，提升互联网链路带宽利用率；同时，当外网用户端访问内部资源时，所述负载均衡器解析来自不同外网用户端的域名解析请求，并为不同外网用户端返回最佳的访问地址，实现外网用户端入站流量的负载均衡。
具体的，如图1和图2所示，所述出站流量负载均衡的实现方式是所述负载均衡器接收到内网用户端访问的流量以后，根据预先设定负载策略将访问电信的资源的出站流量分配到电信的链路之上，并做源地址的NAT，(指定某一合法IP地址进行源地址的NAT，或者用AD设备的接口地址自动映射)，保证数据包返回时能够正确接收；同理，其它的访问的流量会通过相应策略会被分配到其它的运营商链路之上。
具体的，所述出站流量负载均衡包括如下步骤：
步骤1：所述负载均衡器接收来自所述内网用户端的访问流量；
步骤2：所述负载均衡器根据预先定义的负载均衡策略来选择出合适的出站链路；
步骤3：所述负载均衡器按照链路选择的结果将流量分配给选定的出站链路，并做源地址的NAT；
步骤4：所述负载均衡器收到从外网返回的应答流量；
步骤5：所述负载均衡器将流量转发给内网用户端。
具体的，如图3和图4所示，所述入站流量负载均衡的实现方式是根据实现设定负载策略可以实现，如电信的用户通过电信的线路访问内部资源，联通的用户通过联通的线路访问内部资源；所述负载均衡器还可以通过两条链路做反向查询，根据RTT时间判断链路的好坏，并且综合以上两个参数返回相应的IP地址。
具体的，所述入站流量负载均衡包括如下步骤：
步骤1：所述外网用户端的访问客户端向其本地DNS服务器发出域名解析请求；
步骤2：本地DNS服务器首先在本地搜索是否有相应的记录，如果没有就向根DNS服务器发起查询；
步骤3：根DNS服务器反馈本地DNS服务器，告知域名解析权授予负载均衡器；
步骤4：本地DNS服务器会再次向负载均衡器发出域名解析请求；
步骤5：负载均衡器先判断链路的健康状况，再根据预先定义的负载均衡算法来选择出合适的IP地址作为域名解析结果。
步骤6：负载均衡器将域名解析结果反馈给本地DNS服务器；
步骤7：本地DNS服务器将得到的域名解析结果转发给客户端；
步骤8：客户端根据得到的IP地址发起连接请求，对内网用户端进行访问。
进一步地，所述链路健康检查方法为所述负载均衡器通过多个站点的可达性，来共同判断一条链路的健康状况。例如，通过电信线路检查www.sina.com.cn、www.sohu.com、以及www.qq.com的TCP 80端口，并对检查结果做“或”运算。如此，只要其中一个站点可达，即可表明链路状态良好。该方法即避免了ICMP检查的局限性，也避免了单一站点检查带来的单点失误。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种多链路负载均衡系统，其特征在于：所述多链路负载均衡系统包括：外网用户端、OSPF路由器、负载均衡器以及内网用户端；在所述内网用户端访问互联网资源时，所述负载均衡器接收到所述内网用户端的访问流量之后，将所述内网用户端访问流量分配到不同的互联网链路之上，实现出站流量负载均衡，提升互联网链路带宽利用率；同时，当外网用户端访问内部资源时，所述负载均衡器解析来自不同外网用户端的域名解析请求，并为不同外网用户端返回最佳的访问地址，实现外网用户端入站流量的负载均衡。
2.根据权利要求1所述的多链路负载均衡系统，其特征在于：所述负载均衡器支持如下算法：轮询、加权轮询、加权最少连接、加权最小流量、静态就近性、动态就近性、宽带比例、哈希、主备以及首个有效等算法；管理员能够根据自身需求选择相应的链路分配策略。
3.根据权利要求1所述的多链路负载均衡系统，其特征在于：内网用户端包括根DNS服务器以及本地DNS服务器。
4.根据权利要求1所述的多链路负载均衡系统，其特征在于：所述内网用户端还设有防火墙。
5.一种多链路负载均衡方法，其特征在于：多链路负载均衡方法包括出站流量负载均衡、入站流量负载均衡以及链路健康检查。
6.根据权利要求5所述的多链路负载均衡方法，其特征在于：所述出站流量负载均衡包括如下步骤：
步骤1：所述负载均衡器接收来自所述内网用户端的访问流量；
步骤2：所述负载均衡器根据预先定义的负载均衡策略来选择出合适的出站链路；
步骤3：所述负载均衡器按照链路选择的结果将流量分配给选定的出站链路，并做源地址的NAT；
步骤4：所述负载均衡器收到从外网返回的应答流量；
步骤5：所述负载均衡器将流量转发给内网用户端。
7.根据权利要求5所述的多链路负载均衡方法，其特征在于：所述入站流量负载均衡包括如下步骤：
步骤1：所述外网用户端的访问客户端向其本地DNS服务器发出域名解析请求；
步骤2：本地DNS服务器首先在本地搜索是否有相应的记录，如果没有就向根DNS服务器发起查询；
步骤3：根DNS服务器反馈本地DNS服务器，告知域名解析权授予负载均衡器；
步骤4：本地DNS服务器会再次向负载均衡器发出域名解析请求；
步骤5：负载均衡器先判断链路的健康状况，再根据预先定义的负载均衡算法来选择出合适的IP地址作为域名解析结果。
步骤6：负载均衡器将域名解析结果反馈给本地DNS服务器；
步骤7：本地DNS服务器将得到的域名解析结果转发给客户端；
步骤8：客户端根据得到的IP地址发起连接请求，对内网用户端进行访问。
8.根据权利要求5所述的多链路负载均衡方法，其特征在于：所述链路健康检查方法为所述负载均衡器通过多个站点的可达性，来共同判断一条链路的健康状况。
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