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F5併購Ngnix,負載均衡實現軟硬結合

 

3月11日,F5與NGINX宣佈了一項最終協議,根據該協議,F5將收購 NGINX 的所有已發行股票,總價值約為 6.7 億美元。

 

 

F5是多雲應用服務的全球領導者,其為全球最大的企業、服務提供商、政府和消費者提供了安全交付應用的自由。而 Ngnix 最知名產品 Nginx 是互聯網上最受歡迎的Web 服務器之一,Ngnix提供一整套用於開發和交付現代應用的技術,同時它也是應用交付領域的開源領導者。

 

此次戰略收購將確保長期收入和每股盈利增長。F5和 Ngnix將在所有環境中實現多雲應用服務,提供開發人員所需的易用性和靈活性,同時還提供網絡運營團隊所需的規模、安全性和可靠性等能力。

 

 

此外,F5 將通過 F5 安全解決方案增強 Ngnix目前的產品並將F5雲原生創新與Ngnix的軟體負載均衡技術相集成,從而加速 F5 為現代容器化應用提供應用服務的上市時間。F5還將利用其全球銷售團隊、渠道基礎設施和合作伙伴生態系統來擴展Ngnix向企業銷售的機會。

 

負載均衡(Load Balance)是一種集群技術,它將特定的業務(網絡服務、網絡流量等)分擔給多台網絡設備(包括服務器、防火牆等)或多條鏈路,從而提高了業務處理能力,保證了業務的高可靠性。負載均衡建立在現有網絡結構之上,它提供了一種廉價有效透明的方法擴展網絡設備和服務器的帶寬、增加吞吐量、加強網絡資料處理能力、提高網絡的靈活性和可用性。

負載均衡有兩方面的含義:首先,大量的併發訪問或資料流量分擔到多台節點設備上分別處理,減少用戶等待響應的時間;其次,單個重負載的運算分擔到多台節點設備上做並行處理,每個節點設備處理結束後,將結果彙總,傳回給用戶,系統處理能力得到大幅度提高。目前負載均衡技術大多數是用於提高諸如在Web服務器、FTP服務器和其它關鍵任務服務器上的Internet服務器程式的可用性和可伸縮性。

 

負載均衡技術優勢

 

  • 高性能:負載均衡技術將業務較均衡地分配到多台設備或多條鏈路上,提高了整個系統的性能。
  • 可擴展性:負載均衡技術可以方便地增加集群中設備或鏈路的數量,在不降低業務質量的前提下滿足不斷增長的業務需求。
  • 高可靠性:單個甚至多個設備或鏈路發生故障也不會導致業務中斷,提高了整個系統的可靠性。
  • 可管理性:大量的管理工作都集中在應用負載均衡技術的設備上,設備群或鏈路群只需要通常的配置和維護即可。
  • 透明性:對用戶而言,集群等同於一個可靠性高、性能好的設備或鏈路,用戶感知不到也不必關心具體的網絡結構。增加和減少設備或鏈路均不會影響正常的業務。

 

負載均衡包括服務器負載均衡,防火牆負載均衡和鏈路負載均衡等型別,各種負載均衡應用場景如下:

 

  • 服務器負載均衡:在資料中心等組網環境中,可以採用服務器負載均衡,將網絡服務分擔給多台服務器進行處理,提高資料中心的業務處理能力。
  • 防火牆負載均衡:在防火牆的處理能力成為瓶頸的組網環境中,可以採用防火牆負載均衡,將網絡流量分擔給多台防火牆設備,提高防火牆的處理能力。
  • 鏈路負載均衡:在有多個運營商接口的組網環境中,可以採用鏈路動態負載均衡,實現鏈路的動態選擇,提高服務的可靠性。

 

服務器負載均衡分為四層服務器負載均衡七層服務器負載均衡兩種:

 

  • 四層服務器負載均衡支持 IPv4 協議和IPv6 協議,是基於流的服務器負載均衡,對報文進行逐流分發,將同一條流的報文分發給同一個服務器。四層服務器負載均衡對基於HTTP 的七層業務無法做到按內容進行分發,限制了負載均衡業務的適用範圍。四層服務器負載均衡有NAT(Network Address Translation,網絡地址轉換)和直接路由(Direct Routing,以下簡稱DR)兩種應用方式。

     

  • 七層服務器負載均衡只支持 IPv4 協議,是基於內容的服務器負載均衡,對報文的承載內容進行深度解析,包括HTTP協議、RTSP 協議等,根據其中的內容進行逐包分發,按既定策略將連接導向指定的服務器,實現了業務使用範圍更廣泛的服務器負載均衡。七層服務器負載均衡僅支持NAT 方式。

 

負載均衡策略

 

目前有許多不同的負載均衡技術用以滿足不同的應用需求,下麵從負載均衡所採用的設備物件(軟、硬體負載均衡),應用的OSI網絡層次(網絡層次上的負載均衡),及應用的地理結構(本地、全域性負載均衡)等來分類。

1) 軟、硬體負載均衡

 

軟體負載均衡解決方案是指在一臺或多台服務器相應的操作系統上安裝一個或多個附加軟體來實現負載均衡,如DNS Load Balance,Check Point Firewall-1 Connect Control,Keepalive+ IPVS等,它的優點是基於特定環境,配置簡單,使用靈活,成本低廉,可以滿足一般的負載均衡需求。

軟體解決方案缺點也較多,因為每台服務器上安裝額外的軟體運行會消耗系統不定量的資源,越是功能強大的模塊,消耗得越多,所以當連接請求特別大的時候,軟體本身會成為服務器工作成敗的一個關鍵;軟體可擴展性並不是很好,受到操作系統的限制;由於操作系統本身的Bug,往往會引起安全問題。

 

硬體負載均衡解決方案是直接在服務器和外部網絡間安裝負載均衡設備,這種設備通常是一個獨立於系統的硬體,我們稱之為負載均衡器。由於專門的設備完成專門的任務,獨立於操作系統,整體性能得到大量提高,加上多樣化的負載均衡策略,智慧化的流量管理,可達到最佳的負載均衡需求。

 

負載均衡器有多種多樣的形式,除了作為獨立意義上的負載均衡器外,有些負載均衡器集成在交換設備中,置於服務器與Internet鏈接之間,有些則以兩塊網絡配接器將這一功能集成到PC中,一塊連接到Internet上,一塊連接到後端服務器群的內部網絡上。

軟、硬體負載均衡的對比

 

軟體負載均衡的優點是需求環境明確,配置簡單,操作靈活,成本低廉,效率不高,能滿足普通的企業需求;缺點是依賴於系統,增加資源開銷;軟體的優劣決定環境的性能;系統的安全,軟體的穩定性均會影響到整個環境的安全。

 

硬體負載均衡優點是獨立於系統,整體性能大量提升,在功能、性能上優於軟體方式;智慧的流量管理,多種策略可選,能達到最佳的負載均衡效果;缺點是價格昂貴。

2) 本地、全域性負載均衡

 

負載均衡從其應用的地理結構上分為本地負載均衡(Local Load Balance)和全域性負載均衡(Global Load Balance,也叫地域負載均衡),本地負載均衡是指對本地的服務器群做負載均衡,全域性負載均衡是指對分別放置在不同的地理位置、有不同網絡結構的服務器群間作負載均衡。

 

本地負載均衡能有效地解決資料流量過大、網絡負荷過重的問題,並且不需花費昂貴開支購置性能卓越的服務器,充分利用現有設備,避免服務器單點故障造成資料流量的損失。

其有靈活多樣的均衡策略把資料流量合理地分配給服務器群內的服務器共同負擔。即使是再給現有服務器擴充升級,也只是簡單地增加一個新的服務器到服務群中,而不需改變現有網絡結構、停止現有的服務。 

 

全域性負載均衡主要用於在一個多區域擁有自己服務器的站點,為了使全球用戶只以一個IP地址或域名就能訪問到離自己最近的服務器,從而獲得最快的訪問速度,也可用於子公司分散站點分佈廣的大公司通過Intranet(企業內部互聯網)來達到資源統一合理分配的目的。

3) 網絡層次上的負載均衡

 

針對網絡上負載過重的不同瓶頸所在,從網絡的不同層次入手,我們可以採用相應的負載均衡技術來解決現有問題。 

 

隨著帶寬增加,資料流量不斷增大,網絡核心部分的資料接口將面臨瓶頸問題,原有的單一線路將很難滿足需求,而且線路的升級又過於昂貴甚至難以實現,這時就可以考慮採用鏈路聚合(Trunking)技術。

 

鏈路聚合技術(第二層負載均衡)將多條物理鏈路當作一條單一的聚合邏輯鏈路使用,網絡資料流量由聚合邏輯鏈路中所有物理鏈路共同承擔,由此在邏輯上增大了鏈路的容量,使其能滿足帶寬增加的需求。

 

現代負載均衡技術通常操作於網絡的第四層或第七層。第四層負載均衡將一個Internet上合法註冊的IP地址映射為多個內部服務器的IP地址,對每次 TCP連接請求動態使用其中一個內部IP地址,達到負載均衡的目的。

 

在第四層交換機中,此種均衡技術得到廣泛的應用,一個標的地址是服務器群VIP(虛擬 IP,Virtual IPaddress)連接請求的資料包流經交換機,交換機根據源端和目的IP地址、TCP或UDP端口號和一定的負載均衡策略,在服務器IP和VIP間進行映射,選取服務器群中最好的服務器來處理連接請求。

 

負載均衡策略的優劣及其實現的難易程度有兩個關鍵因素:負載均衡演算法對網絡系統狀況的檢測方式和能力

 

負載均衡演算法

 

  • 1)輪循均衡(Round Robin):每一次來自網絡的請求輪流分配給內部中的服務器,從1至N然後重新開始。此種均衡演算法適合於服務器組中的所有服務器都有相同的軟硬體配置並且平均服務請求相對均衡的情況。

     

  • 2)權重輪循均衡(Weighted Round Robin):根據服務器的不同處理能力,給每個服務器分配不同的權值,使其能夠接受相應權值數的服務請求。例如:服務器A的權值被設計成1,B的權值是3,C的權值是6,則服務器A、B、C將分別接受到10%、30%、60%的服務請求。此種均衡演算法能確保高性能的服務器得到更多的使用率,避免低性能的服務器負載過重。

     

  • 3)隨機均衡(Random):把來自網絡的請求隨機分配給內部中的多個服務器。

     

  • 4)權重隨機均衡(Weighted Random):此種均衡演算法類似於權重輪循演算法,不過在處理請求分擔時是個隨機選擇的過程。

     

  • 5)響應速度均衡(Response Time):負載均衡設備對內部各服務器發出一個探測請求(例如Ping),然後根據內部中各服務器對探測請求的最快響應時間來決定哪一臺服務器來響應客戶端的服務請求。此種均衡演算法能較好的反映服務器的當前運行狀態,但這最快響應時間僅僅指的是負載均衡設備與服務器間的最快響應時間,而不是客戶端與服務器間的最快響應時間。

     

  • 6)最少連接數均衡(Least Connection):客戶端的每一次請求服務在服務器停留的時間可能會有較大的差異,隨著工作時間加長,如果採用簡單的輪循或隨機均衡演算法,每一臺服務器上的連接行程可能會產生極大的不同,並沒有達到真正的負載均衡。最少連接數均衡演算法對內部中需負載的每一臺服務器都有一個資料記錄,記錄當前該服務器正在處理的連接數量,當有新的服務連接請求時,將把當前請求分配給連接數最少的服務器,使均衡更加符合實際情況,負載更加均衡。此種均衡演算法適合長時處理的請求服務,如FTP。 

     

  • 7)處理能力均衡:此種均衡演算法將把服務請求分配給內部中處理負荷(根據服務器CPU型號、CPU數量、記憶體大小及當前連接數等換算而成)最輕的服務器,由於考慮到了內部服務器的處理能力及當前網絡運行狀況,所以此種均衡演算法相對來說更加精確,尤其適合運用到第七層(應用層)負載均衡的情況下。

     

  • 8)DNS響應均衡(Flash DNS):在Internet上,無論是HTTP、FTP或是其它的服務請求,客戶端一般都是通過域名解析來找到服務器確切的IP地址的。在此均衡演算法下,分處在不同地理位置的負載均衡設備收到同一個客戶端的域名解析請求,併在同一時間內把此域名解析成各自相對應服務器的IP地址(即與此負載均衡設備在同一位地理位置的服務器的IP地址)並傳回給客戶端,則客戶端將以最先收到的域名解析IP地址來繼續請求服務,而忽略其它的IP地址響應。在種均衡策略適合應用在全域性負載均衡的情況下,對本地負載均衡是沒有意義的。

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