CN111641719A - 基于Openstack的内网型负载均衡实现方法、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Openstack的内网型负载均衡实现方法、存储介质，属于云计算和计算机网络领域，本发明要解决的技术问题为如何基于openstack实现部署简单、运维成本低的轻量级内网型负载均衡，采用的技术方案为：该方法是通过将公有云同一个vpc内的多台后端服务器虚拟成一个高可用的后端服务器组，再根据应用指定的调度方式，将来自客户端的网络请求分发到后端服务器组中，同时在openstack平台创建负载均衡服务管理网，openstack平台通过负载均衡服务管理网对LB节点的负载均衡实例下发负载均衡实例的相关配置，并在LB节点上安装nginx和keepalived开源软件的Linux虚拟机，使用nginx对流量进行负载均衡，使用keepalived实现主备节点的高可用。

Description

基于Openstack的内网型负载均衡实现方法、存储介质

技术领域

本发明涉及云计算和计算机网络领域，具体地说是一种基于Openstack的内网型负载均衡实现方法、存储介质。

背景技术

云计算是近年来IT基础设施领域最热门的话题之一，其对计算、网络、存储等各种资源的虚拟化抽象，为用户提供了极为方便的资源使用方式和灵活的资源扩展能力。同时计算机通信网络等技术的快速发展，使得网络超载与超负荷已经是家常便饭。为解决网络负荷问题，就要利用负载均衡技术提供更加灵活、方便、快捷、高效的云计算服务能力。负载均衡建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价、有效、透明的方法，来扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。

目前有许多不同的负载均衡技术用以满足不同的应用需求，如软/硬件负载均衡、本地/全局负载均衡、更高网络层负载均衡以及链路聚合技术等，但是存在部署复杂、运维成本高的问题。Openstack作为一种开源的云计算操作系统，在公有云和私有云领域都得到了广泛的应用，故如何基于openstack实现部署简单、运维成本低的轻量级内网型负载均衡是目前业内比较迫切的需求。

专利号为CN104935672A公开了一种负载均衡服务高可用实现方法，该方法包括：作为负载均衡服务集群的主LB节点的第一LB节点上的LBaas agent失效后，作为负载均衡服务集群的任一备LB节点的第二LB节点切换为主LB节点，将负载均衡服务集群的虚拟主机名配置为自身虚拟主机名，并启动LBaas？agent；发送携带虚拟主机名的同步请求报文给控制节点；接收控制节点回应的同步应答报文；根据同步应答报文携带的各负载均衡器的配置信息、以及各负载均衡器一一对应的端口号创建各负载均衡器。但是该技术方案有效解决了现有技术中单点故障点带来的流量中断问题，不能解决网路负荷的问题。

专利号为CN107743152A的专利文献公开了一种OpenStack云平台中负载均衡器的高可用的实现方法，包括：在OpenStack云平台中划分出两个以上的可用域，在每个可用域中设置两个以上的节点，在一个可用域中，创建至少一种负载均衡器，该种负载均衡器针对不同节点的lbaas-agent分别创建一个，不同节点之间的同种负载均衡器相互建立通信；每个负载均衡器均设有为QR端口和HA端口，HA端口负责可用域的内部通信，用于监视本体负载均衡器和该可用域内其它LB节点上的同种负载均衡器的工作状态；QR端口负责向该可用域外的对外通信。该技术方案通过多个负载均衡器执行同一业务服务，可减少单个负载均衡器对整个业务的影响，降低风险，但是不能解决网路负荷的问题。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种基于Openstack的内网型负载均衡实现方法、存储介质，来解决如何基于openstack实现部署简单、运维成本低的轻量级内网型负载均衡的问题。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种基于Openstack的内网型负载均衡实现方法，该方法是通过将公有云同一个vpc(virtual private cloud)内的多台后端服务器虚拟成一个高可用的后端服务器组，再根据应用指定的调度方式，将来自客户端的网络请求分发到后端服务器组中，同时在openstack平台创建负载均衡服务管理网，openstack平台通过负载均衡服务管理网对LB节点的负载均衡实例下发负载均衡实例的相关配置，并在LB节点上安装nginx和keepalived开源软件的Linux虚拟机，使用nginx对流量进行负载均衡，使用keepalived实现主备节点的高可用。

作为优选，该方法具体如下：

用负载均衡服务管理网创建至少两个LB节点，任意两个LB节点在不同的计算节点上；

在LB节点上安装nginx和keepalived，关闭防火墙，开启路由转发，重启keepalived服务并设置开机自启(systemctl restart keepalived；systemctl enablekeepalived)；

后端服务器的vpc内的每个子网创建两个port并分别连接到LB节点上，记为eth网卡；

创建后端服务器的vpc内的一个port作为负载均衡实例的vip使用，并添加一条可用地址对(allowedAddressPair)，cidr为0.0.0.0/0，mac地址为该port的mac地址；

将负载均衡实例的vip的ip地址在LB节点的eth网卡节点上声明，并用负载均衡实例的vip的ip地址在keepalived配置文件中做配置，配置主备模式；

用负载均衡实例的vip的ip地址在LB节点的nginx文件中做配置，并用后端服务器的真实ip在LB节点上做配置，实现负载转发效果。

更优地，所述开启路由转发的命令为：echo"net.ipv4.ip_forward＝1">>/etc/sysctl.conf；sysctl–p。

更优地，所述配置主备模式是指运行keepalived的两个LB节点，其中一个为MASTER节点，另一个为BACKUP节点；具体工作模式如下：

在正常情况下，MASTER节点完成所有的数据转换功能和ARP请求响应；

若MASTER节点发生故障，BACKUP节点会马上接管MASTER的工作，完成所有的数据转换功能和ARP请求响应，切换非常迅速。

更优地，所述将负载均衡实例的vip的ip地址在LB节点的eth网卡节点上声明具体是指执行ip addr add vip/32dev eth。

更优地，所述用负载均衡实例的vip的ip地址在LB节点的nginx文件中做配置，并用后端服务器的真实ip在LB节点上做配置包括配置在http模块下的七层http监听器和配置在stream模块下四层监听器。

一种存储介质，其中存储有多条指令，所述指令由处理器加载，执行上述的基于Openstack的内网型负载均衡实现方法的步骤。

一种电子设备，所述电子设备包括：

上述的存储介质；以及

处理器，用于执行所述存储介质中的指令。

本发明的基于Openstack的内网型负载均衡实现方法、存储介质具有以下优点：

(一)本发明为解决网络负荷问题，利用负载均衡技术提供更加灵活、方便、快捷、高效的云计算服务能力；负载均衡建立在现有网络结构之上，提供了一种廉价、有效、透明的方法，来扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性；

(二)本发明通过软件的负载均衡，来做到服务器的分流，主要依赖两个开源软件keepalived和nginx；其中，keepalived是分布式部署解决系统高可用的软件，keepalived是一个基于VRRP协议来实现高可用的解决方案；nginx作为当前最流行的负载均衡开源软件之一，nginx的并发连接性能优秀，内存消耗少，且安装和配置比较简单，稳定性高，使用nginx做负载均衡器，Nginx对网络稳定性的依赖非常小，理论上能ping通就就能进行负载功能，这个也是它的优势之一；Nginx可以通过端口检测到服务器内部的故障，比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等，并且会把返回错误的网球重新交到另一个后端服务器；Nginx也可以通过端口检测到服务器内部的故障，比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等等，并且会把返回错误的请求重新提交到另一个节点；

(三)本发明具有部署简单、运维方便、网络规划可重用性高的特点，而且是在现有网络规划的基础上进行搭建，不需要复杂的网络规划，整个环境搭建简单，适合轻量级的负载需求，其中一组LB节点也可运行多个负载均衡实例；

(四)本发明具有高可用性，运行keepalived的两台LB节点，其中一台为MASTER节点，另一台为BACKUP节点，正常情况下，所有的数据转换功能和ARP请求响应都是由MASTER完成的，一旦MASTER发生故障，则BACKUP会马上接管MASTER的工作，这种切换非常迅速。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为基于Openstack的内网型负载均衡实现方法的示意图。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的基于Openstack的内网型负载均衡实现方法、存储介质作以下详细地说明。

实施例1：

如附图1所示，本发明的基于Openstack的内网型负载均衡实现方法，该方法是通过将公有云同一个vpc(virtual private cloud)内的多台后端服务器虚拟成一个高可用的后端服务器组，再根据应用指定的调度方式，将来自客户端的网络请求分发到后端服务器组中，同时在openstack平台创建负载均衡服务管理网，openstack平台通过负载均衡服务管理网对LB节点的负载均衡实例下发负载均衡实例的相关配置，并在LB节点上安装nginx和keepalived开源软件的Linux虚拟机，使用nginx对流量进行负载均衡，使用keepalived实现主备节点的高可用。

以创建一个负载均衡实例为例，准备工作已经做好，如服务管理网已经建好，具体执行流程如下：

S1、用管理网创建两个LB节点，两个LB节点应在不同的计算节点上，目的是出于高可靠性考虑，尽量分散实例，某个节点故障的时候，对应用的影响只是N分之一或者只是一个实例，实现反亲和性；

S2、在两个LB节点上安装nginx和keepalived，关闭防火墙，开启路由转发(echo"net.ipv4.ip_forward＝1">>/etc/sysctl.conf；sysctl–p)，重启keepalived服务并设置开机自启(systemctl restart keepalived；systemc tl enable keepalived)；

S3、创建后端服务器的vpc内的两个port并分别连接到LB节点上，记为eth1网卡；其中，如果vpc内有多个子网，每个子网创建两个port分别连接到LB节点上，网卡名字依次排序eth2、eth3等；

S4、创建后端服务器的vpc内的一个port作为负载均衡实例的vip使用，并添加一条allowedAddressPair(可用地址对)，cidr为0.0.0.0/0，mac地址为该port的mac地址；

S5、将负载均衡实例的vip的ip地址在两台LB节点的eth1节点上声明，即执行ipaddr add vip/32dev eth1，并用负载均衡实例的vip的ip地址在keepalived配置文件中做配置，配置主备模式；配置主备模式是指运行keepalived的两个LB节点，其中一个为MASTER节点，另一个为BACKUP节点；具体工作模式如下：

在正常情况下，MASTER节点完成所有的数据转换功能和ARP请求响应；

若MASTER节点发生故障，BACKUP节点会马上接管MASTER的工作，完成所有的数据转换功能和ARP请求响应，切换非常迅速；

具体配置如下：

S6、用负载均衡实例的vip的ip地址在两台LB节点的nginx文件中做配置，并用后端服务器的真实ip在LB节点上作配置，实现负载转发效果；配置如下:

七层http监听器，配置在http模块下：

其中172.25.255.24即为vip，172.25.255.26-172.25.255.29是vpc内的后端服务器的真实ip。

四层监听器，在stream模块下：

实施例2：

本发明实施例还提供了一种存储介质，其中存储有多条指令，指令由处理器加载，使处理器执行本发明任一实施例中的基于Openstack的内网型负载均衡实现方法。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。

在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。

用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-R基于OPENSTACK的内网型负载均衡实现方法、存储介质M、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。

此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。

实施例3：

本发明的一种电子设备，所述电子设备包括：

所述的存储介质；以及

处理器，用于执行本发明实施例2的存储介质中的指令。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种基于Openstack的内网型负载均衡实现方法，其特征在于，该方法是通过将公有云同一个vpc内的多台后端服务器虚拟成一个高可用的后端服务器组，再根据应用指定的调度方式，将来自客户端的网络请求分发到后端服务器组中，同时在openstack平台创建负载均衡服务管理网，openstack平台通过负载均衡服务管理网对LB节点的负载均衡实例下发负载均衡实例的相关配置，并在LB节点上安装nginx和keepalived开源软件的Linux虚拟机，使用nginx对流量进行负载均衡，使用keepalived实现主备节点的高可用。

2.根据权利要求1所述的基于Openstack的内网型负载均衡实现方法，其特征在于，该方法具体如下：

用负载均衡服务管理网创建至少两个LB节点，任意两个LB节点在不同的计算节点上；

在LB节点上安装nginx和keepalived，关闭防火墙，开启路由转发，重启keepalived服务并设置开机自启；

后端服务器的vpc内的每个子网创建两个port并分别连接到LB节点上，记为eth网卡；

创建后端服务器的vpc内的一个port作为负载均衡实例的vip使用，并添加一条可用地址对，cidr为0.0.0.0/0，mac地址为该port的mac地址；

将负载均衡实例的vip的ip地址在LB节点的eth网卡节点上声明，并用负载均衡实例的vip的ip地址在keepalived配置文件中做配置，配置主备模式；

用负载均衡实例的vip的ip地址在LB节点的nginx文件中做配置，并用后端服务器的真实ip在LB节点上做配置，实现负载转发效果。

3.根据权利要求2所述的基于Openstack的内网型负载均衡实现方法，其特征在于，所述开启路由转发的命令为：echo"net.ipv4.ip_forward＝1">>/etc/sysctl.conf；sysctl–p。

4.根据权利要求2所述的基于Openstack的内网型负载均衡实现方法，其特征在于，所述配置主备模式是指运行keepalived的两个LB节点，其中一个为MASTER节点，另一个为BACKUP节点；具体工作模式如下：

在正常情况下，MASTER节点完成所有的数据转换功能和ARP请求响应；

若MASTER节点发生故障，BACKUP节点会马上接管MASTER的工作，完成所有的数据转换功能和ARP请求响应。

5.根据权利要求2或4所述的基于Openstack的内网型负载均衡实现方法，其特征在于，所述将负载均衡实例的vip的ip地址在LB节点的eth网卡节点上声明具体是指执行ip addradd vip/32dev eth。

6.根据权利要求2所述的基于Openstack的内网型负载均衡实现方法，其特征在于，所述用负载均衡实例的vip的ip地址在LB节点的nginx文件中做配置，并用后端服务器的真实ip在LB节点上做配置包括配置在http模块下的七层http监听器和配置在stream模块下四层监听器。

7.一种存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令由处理器加载，执行权利要求1-6中所述的基于Openstack的内网型负载均衡实现方法的步骤。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

权利要求7所述的存储介质；以及

处理器，用于执行所述存储介质中的指令。

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