网络 负载平衡 的工作原理.doc

1、网络负载平衡的工作原理网络负载平衡使用两台或更多台一起工作的主机计算机组成的群集，为服务器提供了高可用性和高伸缩性。Internet客户端使用一个IP地址或一组地址访问群集。客户端无法区别群集和单一服务器。服务器应用程序并不表明它们是在群集上运行的。但是，网络负载平衡群集与运行单个服务器应用程序的单个主机有很大的区别，因为即使在某个群集主机发生故障的情况下，它也可以提供不间断服务。群集对客户端请求的响应也比单个主机快。如果某个主机发生故障或脱机，则网络负载平衡通过将传入的网络通信重定向到工作的群集主机，从而带来了高可用性。连到脱机主机的现有连接将丢失，但是Internet服务仍然是可用的。在多

2、数情况下(例如，就Web服务器而言)，客户端软件可以自动重试失败的连接，而且客户端在接收响应时，只有数秒钟的延迟。网络负载平衡通过在分配给网络负载平衡群集的一个或多个虚拟IP地址(群集IP地址)间分配传入的网络通信，从而带来了可变化的性能。然后，群集中的主机同时对不同的客户端请求甚至来自同一客户端的多个请求做出响应。例如，Web浏览器可以从网络负载平衡群集中的不同主机获得所有单张网页中的多幅图像。这就提高了处理速度，并缩短了对客户端做出响应的时间。网络负载平衡使得单个子网上的所有群集主机可以同时检测群集IP地址的传入网络通信。在每个群集主机上，网络负载平衡驱动程序充当群集适配器驱动程序和TCP

3、/IP堆栈间的过滤器，以便在主机间分配通信。网络负载平衡采用一种完全分布式的算法，根据传入客户端的IP地址和端口，以统计方式将其映射到群集主机。此进程的发生不需要主机间进行任何通信。当发现到达的数据包时，所有主机同时执行这种映射，以快速确定哪个主机应当处理这个程序包。这种映射一直保持不变，直到群集主机数发生更改时为止。与集中式负载平衡应用程序相比，网络负载平衡筛选算法处理数据包的效率更高，因为前者必须修改和重新传送数据包。群集通信的分配网络负载平衡通过以下方式，控制从Internet客户端到群集中选定主机的TCP和UDP通信的分配:配置好网络负载平衡后，群集中的所有主机都接收传到群集IP地址的

4、传入客户端请求。网络负载平衡筛选传到指定TCP和UDP端口的传入数据报，之后这些数据报才会到达TCP/IP协议软件。网络负载平衡在TCP/IP内管理TCP和UDP协议，从而逐个端口地控制其操作。在多播模式下，网络负载平衡可以提供Internet组管理协议(IGMP)支持，限制交换流。除了指定端口的TCP和UDP通信以及多播模式中的IGMP通信，网络负载平衡不控制任何传入IP通信。它并不筛选其他IP协议(例如，ICMP或ARP)，但是下述情况除外。请注意，当使用群集IP地址时，应当会看到来自特定点对点TCP/IP应用程序(例如ping)的重复响应。如果需要，这些应用程序可以将专用IP地址用于每个

5、主机，以避免这种操作。聚合为了协调其操作，网络负载平衡主机在群集内周期性地交换检测信号(详细信息，请参阅什么是IP多播)。IP多播允许主机监控群集状态。当群集状态更改时(例如当主机发生故障、离开或加入群集时)，网络负载平衡将调用一个被称作聚合的过程，在该过程中，主机交换数量有限的消息，以确定群集的新的一致状态，并为主机指定最高主机优先级，即作为新的默认主机。当所有群集主机在正确的新群集状态下取得一致后，它们将在Windows事件日志中记录聚合的完成。完成这个过程一般用不了10秒种。在聚合过程中，其余主机继续处理传入的网络通信。对工作主机的客户端请求不受影响。完成聚合后，将以故障主机为目标的通信

6、重新分发给仍在工作的主机。经过负载平衡后的通信将在仍在工作的主机间得到重新划分，以便尽可能好地实现特定TCP或UDP端口的新的负载平衡。如果向群集添加了一个主机，则聚合允许该主机接收自己那份经过负载平衡的通信。群集的扩展不影响正在进行的群集操作，而且其实现过程对Internet客户端和服务器应用程序都是透明的。但是，当选择了相似性时，它可能影响跨多条TCP连接的客户端会话，因为可能会将客户端重映射到连接间的不同群集主机。有关相似性的详细信息，请参阅网络负载平衡和状态可控的连接。网络负载平衡假定，主机在群集内正常工作的时间与它同其他群集主机交换检测信号的时间一样长。如果在多次检测信号交换中，其他主机都没有接收到来自任何成员的响应，则它们将启动聚合，重新分发本来应由失败主机处理的负载。对于消息交换时段以及启动聚合所需的丢失的消息数，您都可以进行控制。默认值设置分别为1000毫秒(1秒)和5个丢失的消息交换时段。由于一般都不修改这些参数，所以无法通过“网络负载平衡属性“对话框配置它们。必要时，可以在注册表中手动调整它们。调整聚合参数对完成此操作的过程进行了描述。