多链路负载均衡+智能DNS高校解决方案

冰川网络出口链路负载均衡系统

解决方案

郑州冰川网络科技有限公司

目录

1 需求分析 (3)

1.1 单一链路导致单点故障和访问迟缓 (3)

1.2 传统解决方案无法完全发挥多链路优势 (4)

1.3 高校出口面临的问题： (5)

2 冰川网络多链路负载均衡解决方案 (5)

2.1 链路优选方案 (6)

2.2 链路健康检测 (7)

2.3 流入（Inbound）流量处理 (8)

2.4 流出（OutBount)流量处理 (9)

2.5 基于ASIC芯片的NA T及路由技术 (9)

3 冰川独特优势 (9)

3.1 基于ASIC转发技术和传统CPU的灵活性完美结合 (9)

3.2 基于协议的链路负载技术 (9)

3.3 多点探测技术(Multi-Detection Technology) (10)

3.4 人性化的配置界面 (10)

4 设备管理 (10)

5 典型网络部署方案 (12)

6 总结 (14)

1 需求分析

目前很多企业为了提高信息发布的性能和可靠性，向多个电信运营商同时租用互联网线路，所以拥有两条或两条以上的互联网连接链路，这些用户希望分别通过多条链路使用网络平台和资源，但是这样的网络出口建设形式，暴露出以下问题，并亟待解决。

1.1 单一链路导致单点故障和访问迟缓

用户的网络结构通常如下：单一链路实现内部网络和Internet之间的连接。

而在Internet接入的稳定性对于一个用户来说日见重要的今天，一个ISP

显然无法保证它提供的Internet链路的持续可用性，从而可能导致用户Internet接入的中断，带来无法预计的损失。

而且由于历史原因，不同ISP的互连互通一直存在着很大的问题，在南方电信建立的应用服务器，如果是南方电信用户访问正常，Ping的延时只有几十甚至十几毫秒，对用户的正常访问几乎不会造成影响；但如果是北方网通的远程用户访问，Ping的延时只有几百甚至上千毫秒，访问应用时则会出现没有响应设

置无法访问的问题。如果用户采用单条接入链路，无论是采用电信（或网通），势必会造成相应的网通（或电信）用户访问非常慢。

因此，采用多条链路已成为用户实现Internet接入的稳定性的必然选择。

1.2 传统解决方案无法完全发挥多链路优势

下图是一个多链路接入的典型拓扑，在图中内部网络到Internet有2条接入链路，其中一条通过ISP1进行链接，而另一条则通过ISP2链接。

传统多归路方案：每个ISP为内网分配一个不同的IP地址网段。因而，对内网来说2个IP网段同时生效。

存在问题：地址的静态分配给寻址带来了很大的复杂性。

除了复杂性之外，传统的多链路网络也具有一些人们尚未完全认识的不足： 网络有多个链路与Internet相接，即使用最复杂的协议，例如BGP4，真正意义上的流量负载均衡还是做不到。路由协议不会知道每一个链路

当前的流量负载和活动会话。此时的任何负载均衡都是很不精确的，最

多只能叫做“链路共享”。

●对外访问，有的链路会比另外的链路容易达到。虽然路由协议知道一些

就近性和可达性，但是他们不可能结合诸如路由器的HOP数和到目的网

络延时及链路的负载状况等多变的因素，做出精确的路由选择。

●对内流量（比如， Internet用户想访问有多条链路接入的网上的一台

服务器）。有的链路会比另外的链路更好地对外提供服务。没一种路由

机制能结合DNS，就近性，路由器负载，做出判断哪一条链路可以对外

部用户来提供最优的服务。

传统的多链路接入依靠复杂的设计，解决了一些接入链路存在单点故障的问题。但是，它远远没有把多链路接入的巨大优势发挥出来。

1.3 高校出口面临的问题：

和大多数网络一样，高校的网络也存在了上述的问题，总结如下：

1 出口链路流量不均衡。采用传统策略路由的方法,如果选择DNS走教育网，则会引起晚上高峰期教育网链路网页打开速度奇慢无比。而如果选择DNS走联通链路，则会导致联通链路满载。而其他链路相对较为闲余。贵校移动和教育网的链路分别是1G和300M，但这两条链路虽然带宽充裕，但基于传统路由方式的话，其带宽无法利用起来。

2 出口链路无法实现链路冗余。当某条出口链路中断时，会影响到访问此区域的网站。特别是教育网线路如果出现中断，会引起整个网络瘫痪。（因为主DNS是基于教育网）

3 当出口链路中断时,会引起外部用户无法访问学校网站。

4 外部用户访问学校网站时，只能走教育网,无法充分利用多ISP出口链路的优势。

2 冰川网络多链路负载均衡解决方案

作为应用业务设备供应商的后起之秀，冰川网络凭借其强大的技术优势，成为应用优化领域的一匹黑马。

冰川网络多链路负载均衡解决方案就是在广域网出口的位置。放置一台冰川链路负载均衡设备。所有的地址转换处理和Internet链路选址、优化全部由冰川网络多链路负载均衡设备来完成。

针对各种用户的典型需求，冰川网络多链路负载均衡在以下几个环节上提供了先进的功能和完善的解决方案：

●最佳链路选择；

●基于“MDT”技术的链路健康检测；

●智能地址翻译；

●ASIC加速模块（可选）；

●流量（P2P）控制和管理（可选）；

方案拓扑图

典型的冰川网络多链路负载均衡解决方案架构如下图所示：

2.1 链路优选方案

冰川网络多链路负载均衡能够同时实现双向（Inbound和Outbound）流量在多条两路上的负载均衡的。

●链路健康状况检查：出口链路负载均衡设备采用"MDT(Multi-Detection

Technology)方式判断链路的健康状况，可同时对多条ISP的多个探测点进行链路检测。

●Inbound流量处理方面主要利用了DNS和NAT技术；

●Outbound流量处理主要利用了NAT技术。

●链路的选择时，基于TCP/UDP的"SESSION流"技术:即协议、源IP、目的

IP、源端口、目的端口五元素称之为一个“SESSION”，也就是一个连接数。出入流量均只针对新建的SESSION，对于已经建立起连接的SESSION，会保持原有的链路不改变。

如图：

2.2 链路健康检测

冰川网络多链路负载均衡会通过多种方式检测两条链路的健康状况，一旦发现其中一条链路故障，会立即将所有用户流量定向至其它可用链路，从而实现Internet连接的高可用性。主要的方法有：

●MDT方式的健康检查

为了确保ISP链路的畅通，冰川网络多链路负载均衡将采用Ping的方法，可检查多个目的地址是否畅通，从而来判断ISP链路是否畅通。还可以基于自定义源地址的办法来进行检测。

注：该方法要求ISP的链路对ICMP开放。

●高级健康检查

针对所有的网络环境（包括禁止ICMP的ISP），冰川网络多链路负载均衡提供了丰富的4～7层检查方式，并可以通过多种检查结果的“与”和“或”运算结果，最终准确判断链路的健康状况。例如：通过CNC的路径，同时检查https://www.360docs.net/doc/469784245.html,和https://www.360docs.net/doc/469784245.html,的80端口，并将检查结果做“或”运算，只要一个检查通过即可判断CNC链路正常。避免了某网站故障导致链路状态误判的可能性。

2.3 流入（Inbound）流量处理

冰川网络多链路负载均衡需要智能DNS配合将域名的解析功能导向到多链路负载均衡，由冰川网络多链路负载均衡来进行路由。这样当远程通过域名访问网站时，逐步通过远程用户的本地DNS服务器、根DNS服务器，最终由冰川智能DNS系统来进行域名的解析。此时就会通过静态列表或者动态判断算法，选择最优的线路，然后将域名解析成相应线路的IP地址。

例如：当某个网通的远程用户访问网站时，首先向他当地的DNS服务器发起域名解析的请求，再通过他接入运营商的根DNS服务器，最终总归会向冰川智能DNS系统请求DNS解析，此时冰川智能DNS系统就会通过静态列表或者动态判断

算法，选择最优的线路（网通），然后将域名解析成网通线路的IP地址（218.x.x.1）。这样远程的网通用户就会使用网通的目标IP地址，通过网通的线路进行访问，实现了访问时链路方面的负载均衡优化。

2.4 流出（OutBount)流量处理

针对向外的流量，链路负载均衡设备会动态的根据各ISP链路的繁忙及管理员定义的策略来进行路由和NAT。

2.5 基于ASIC芯片的NAT及路由技术

在冰川Glacier 5188及其他模块话的产品上,可选支持基于ASIC芯片的多端口模块(可选2光2电模块，4光4电模块,8光模块等),配合GFOS操作系统，ASIC 模块与硬件共享内存，能自行处理NAT和路由。整个过程无需硬件处理器的参与。大大提升了产品的性能。能做到10G流量64字节小包线速NAT转发。此技术目前其他链路负载均衡产品均无法达到此性能。

3 冰川独特优势

3.1 基于ASIC转发技术和传统CPU的灵活性完美结合

传统的链路负载均衡系统大部分基于通用处理器技术,当作为出口链路负载并且做NAT、流量特别大的时候，会导致CPU利用率居高不下，甚至当机。冰川出口链路负载均衡采用了通用处理器+ASIC加速模块的方式来解决这个问题。此种技术为当前最前瞻的技术：通用处理器负责SESSION第一个报文的处理，包括匹配ACL、路由、NAT等。并且把该报文的处理结果在内存中进行记忆。对于后续的数据包。ASIC加速模块根据内存中的记忆，直接进行处理。不需要经过通用处理器。大大提升了产品的性能。

3.2 基于协议的链路负载技术

所有的用户和运营商都不得不面临一个相同问题：非关键业务流量占用的大量的可用带宽，其中P2P流量，如BT下载，更是如此。不但造成了网络拥塞，还可能影响到关键的业务和应用。

冰川网络多链路负载均衡上可以集成基于策略和特征的带宽管理功能，识别各种业务流量，特别是能够识别多种P2P流量。可以按照用户的具体需求，分配带宽资源和进行链路负载。在保证关键业务的同时，让用户充分享受Internet 网络的丰富资源。通过带宽管理以及实现各个链路的最大容量，可以避免带宽消耗的骤然剧增。因为只有可用的带宽时，非关键应用才能占用它要求的带宽，这样既阻止了带宽消耗量的剧增，又进一步降低了连接成本。

3.3 多点探测技术(Multi-Detection Technology)

针对ISP线路的健康检测，冰川采用了"MDT"技术来进行探测，俗话说：“再一再二不会再三”，多个探测点同时故障的几率非常低，采用这种技术进行探测，保证了链路健康的综合准确率。

3.4 人性化的配置界面

产品的配置，从用户的角度而已，做到了“所想即所配”，现实中对网络的规划，管理员是怎么想的，就按照思路来配，不需要管理员深入理解技术原理。

4 设备管理

所有冰川网络应用交换机的设备管理方式相同。针对冰川网络多链路负载均衡，网络管理人员可利用如下方式对其进行管理：

?SNMP网络管理系统

?标准的网络浏览器

?使用Telnet 命令

?CLI 命令行控制方式(需要与冰川网络多链路负载均衡通过控制台接口

直接连接)

?SSH管理手段

如图所示：

5 典型网络部署方案

冰川的解决方案是“出口链路负载+智能DNS系统"综合解决方案。出口链路负载均衡解决链路中断和流量不均衡问题。智能DNS解决内外网在链路中断时候正常访问资源、加速外网访问校内网站两大难题。

链路负载均衡拓扑图：

传统的解决方案有两种：

2.1 采用策略路由方式：

这种方式具体用语言描述为：目的地是联通的走联通，目的地是教育网的走教育网，其余的走移动(移动1G带宽比较充裕)。这样的解决方案问题很大：在中午和晚上高峰期间,由于国内的大部分网站和资源都在联通和电信两大运营商内。所以导致联通的300M带宽一到高峰期就丢包非常严重,请求和满足达到了2:1，而移动和教育网的链路则非常空闲。经过观察，移动的链路使用率在25%以下(高峰250M左右)。教育网的使用率也在50%以下。（高峰100M左右)

2.2 采用基于目的IP链路综合检测技术进行路由：

如RadWare的出口链路负载均衡技术,此种技术会在设备的内存中对访问的目的IP地址综合运用多条链路进行速度探测,然后选择一条最合适的链路进行路由。此种技术的缺点主要表现在：在不同时间段,不同网络状态下，需要不停的去学习。另外就是只能基于目的IP进行识别，而无法基于7层协议进行分流。

冰川出口链路负载均衡的解决方案是：

基于传统策略路由+链路探测技术+7层协议分流。综合以上两种方案的优点。

冰川链路负载均衡系统可以将HTTP，传统网络协议以及游戏等对实时性要求较高的应用转入到链路质量好的线路，如联通，而将一些P2P、视频、HTTP下载等可以路由到链路质量不好但带宽很富裕的链路(如移动)。再加上流量控制模块，对特定的应用进行保障，从而达到优化网络的目的。如图所示：

经过优化后,eth4(联通链路)的负载并不高,而eth6(移动链路)的负载比以前大为提升,并且eth4接口上入与出的比例相差较大，此是短连接和HTTP的典型特点。而eth6上入与出比例相差较小，这是典型的P2P特点(即是服务器，又是客户机)。

6 总结

冰川网络多链路负载均衡可以为用户管理多链路的运行，实现Internet 服务的持续连接以及理想的内容传递，从而实现可靠、高性能和高性价比的连接。通过冰川网络多链路负载均衡的部署，我们必定可以帮助用户建立稳定、高效和安全的Internet。