高职院校网络负载均衡的实现与应用

赵之眸

天津机电职业技术学院，天津300131

高职院校网络负载均衡的实现与应用

赵之眸

天津机电职业技术学院，天津300131

利用网络负载均衡技术可以解决高职院校网络中多链路负载与服务器负载的实际困难。通过对学院网络需求及应用的分析，设计基于负载均衡技术的网络部署方案，通过分析其配置、应用及测试过程，对多链路负载均衡与服务器负载均衡应用进行探索，总结实现与应用中注意的问题是高职院校应研究的现实课题。

多链路负载；服务器负载；负载均衡；校园网络

近几年，全国大力发展高职教育，天津作为全国高职教育的试点区，更是投入大量资金帮助高职院校发展，开展提升办学质量专项工作。在获得政府资金的支持下，高职院校均投入建设数字化校园，成立先进的数据中心、网络中心，很多院校也都将信息化作为提升自身教育教学水平的建设方法和管理手段。但是，随着网络的发展及应用的发展，原来单一的网络出口及服务器应用无法满足目前日益增长的需求，本文就对高职院校网络负载均衡的实现与应用进行探索与研究。

一、负载均衡技术的概念

1.链路负载均衡

链路负载均衡是指网络设备转发数据流量时，选择响应速度快、符合带宽要求的网络链路提供服务。通过LLB（即链路负载均衡）技术，实现多链路接入向和出向负载均衡，使得用户能够从最快的链路访问企业提供的应用服务。

2.服务器负载均衡

服务器负载均衡是指运用多台服务器集群的机制，将所有真实服务器配置成虚拟服务对外发布，当用户请求到达时，根据预先设定的基于多重四、七层负载均衡算法的调度策略，合理的将每个连接快速的分配到相应的服务器，从而合理利用服务器资源。不仅在减少硬件投资成本情况下解决单台服务器性能瓶颈，同时方便后续扩容，为扩大访问量的系统提供性能保障，并实现多台服务器之间冗余，从而保障应用系统的稳定性。服务负责均衡一般有三种方式：四层NAT方式服务器负载均衡，四层DR方式服务器负载均衡，七层服务器负载均衡。通过表1对三种服务器负载均衡方式进行对比，并说明其实现步骤。

通过对比，三种方式均能实现负载均衡，其中七层负责均衡方式可以使网络更加智能，屏蔽一些网络攻击使服务更安全，但同时由于需要缓存数据，对设备要求较高。

表1　三种服务器负载均衡方式的对比表

3.负载均衡算法

链路负载均衡和服务器负载均衡均是通过算法策略来实现的，而且二者在算法策略上有很多相似之处，通过算法的了解可更好的设计相应网络，使性能最优，但因篇幅所限笔者仅对算法进行例举对比，如表2所示。

表2　算法对比

二、高职院校在网络应用上的困境

高职院校不同于本科院校，在招生上相对弱势，特别是最近教育部文件显示，要求国内高职院校2017年开始试行分类招生模式，大量学生将通过非高考方式录取。因此，高职院校的招生压力很大，为了更好的进行招生宣传就要保证网络的良好运行，且照顾到全国各地方的学生登陆学院网站并高速浏览，所以，要求我们提供不同的链路来完成出口接入。单服务器应用存在节点瓶颈，所以很多学校设计了服务器集群，因此需要对服务器进行负载均衡。

高职院校资金投入方面与本科院校相比还有很大差距，为了更大效率的使用网络及服务器资源，需要使用链路负载技术及服务器负载技术提供支持。

基于以上因素我们认为使用负载均衡技术能很好的解决高职院校在网络应用上的问题。

三、负载均衡的实现与应用

1.需求分析

通过上文介绍，负载均衡的实现有很多方式，以哪种方式实施需要根据实际情况作出相应的设计，这也是整个研究的重点，下面就以笔者所在学校为例，将最常见的链路及服务器问题进行分析并研究。

链路方面：学院已经有电信网络接入，一部分教育网接入，并通过路由器实现了基本的链路冗余问题，但是没有重复发挥链路的性能，经常反应网络卡。同时后期计划引入联通、移动网络形成全网络的链路覆盖。并实现内网用户访问时自动链路选择，外网用户访问时智能选择最优链路访问。

服务器方面：学院网络中运行有各个业务系统，都由独立物理服务器提供服务，由于访问量的增加，独立服务器不能满足需求，负载过大会导致停机需要手动重启等问题，学院增加服务器并组成集群实现均衡分担流量，即使某台服务器出现问题，也不影响业务。

2.部署方式

以上两种是笔者所在学校在网络负载方面的需求，也是高职院校在链路负载方面最普遍问题。通过调研分析，笔者认为硬件负载均衡设备可一次性的解决这些问题，而且在可靠性及性能上硬件方式也优于软件方式。同时，对学院现有网络拓扑结构的分析，在尽量保证原有的路由表、拓扑结构等关键属性不变的前提下，采用旁路的部署方式是最佳的选择，此种模式不会改变网络结构，同时设备接入时不会造成系统业务的中断，可以实现设备的快速简单部署，具体拓扑结构如图1所示。

图1　旁路方式部署负责均衡拓扑图

3.实施配置策略

通过需求分析与研究，选择以旁路方式进行负载均衡部署，在完成硬件部署后就需要对设备进行具体的实施配置策略。

首先，进行网络基础配置，包括：配置WAN口地址、代理上网、添加默认路由。

其次，进行链路负载配置策略，包括：

配置智能DNS、前置防火墙做端口映射、域名NS记录指向映射的IP地址；

配置TCP单边加速以解决跨运营商丢包问题；

配置SNAT，配置优化策略，为每个HTTP请求插入X-Forwarded-For字段，其值则自动填充客户端的IP地址，通过将客户端IP传输至服务器方法统计访问IP地址，达到控制访问的目的，实现链路负载均衡。

最后，进行服务器负载配置，主要包括：

配置服务、IP组、会话保持、节点监视器、节点池、新建虚拟服务；

建立节点池配置调度算法、会话保持等信息；

建立前置调度策略：设置条件，使不同的URL调度到不同的节点池；

配置虚拟服务，关联四个前置调度策略；

配置HTTP连接池、HTTP缓存和HTTP压缩，减轻服务器的压力。

对虚拟服务进行配置：将IP组、节点池、服务关联，以实现服务器负载均衡。

4.系统测试

在负责均衡设备配置完成后，为保证网络的顺利运行，需要先进行相应的测试才能完成部署。而且，测试工作时常被人们忽视，其实测试尤其是在网络应用上非常重要，测试的目的是检测业务能够正常访问，其检查点为业务能够正常访问，且能够按照对应算法进行调度。

基础负载均衡功能测试（见表2）。

高级负载均衡功能测试（见表3）。

四、总结

经过测试，设备通过了各项检查，能顺利应用在网络中。但在实施和测试中还需要注意：

一是，旁路多线的部署方式，要求前端防火墙支持策略路由功能，并针对设备的WAN口地址做策略路由，才可实现链路负载均衡及服务器负载均衡。

二是，在业务测试过程中，如业务不能按预期正常的情况正常访问，需要进行配置检查。如还不能排除故障，需进行回退，将防火墙的NAT映射配置进行还原。

总之，负载均衡技术解决了高职院校在网络应用建设中所遇到链路、服务、效率、成本等问题，本文通过介绍网络均衡的原理、研究实现方法、设计配置实施、总结测试用例，完整介绍了该技术的实践过程，在获得良好效果的同时也为其他院校部署负责均衡提供了可行的范例。

［1］王文军，吴菁．入口链路负载均衡技术在Cisco设备中的应用研究［J］．长春大学学报，2014，（6）：748-753．

［2］深信服．服务器负载均衡解决方案［EB/OL］．http∶//www.sangfor. com.cn/topic/mail/20091115/2.html．

［3］百度百科．负载均衡［EB/OL］．http∶//baike.baidu.com/view/51184. htm 2014．

表2　基础负载均衡功能测试

表3　高级负载均衡功能测试

［4］李洪民．深信服链路负载均衡在校园网出口中的应用［J］．中文信息，2014．

［5］宋继平．动态链路负载均衡技术在园区网络中的应用探讨［J］．电信技术，2013，（1）：47-49．

［6］CISCO SYSTEMS INC．Device Manager Guide，Cisco ACE 4700 Series Application Control Engine Appliance［OL－26644－03］．2013．

责任编辑：陈卓董跃进

Realization and Imp lementation of Network Loading Balance at Vocational College

ZHAO ZHi-m ou

（Tianjin Vocational College ofMechanics and Electricity，Tianjin 300131）

Network loading balance technique can be used to solve problems existing in multilink load and server load.Therefore，a network setting plan should be designed based on network loading balance technique by picking up requirements and applications of campus network.The implementation ofmulti-link load balance and server load balance is explored through analyzing their configuration，application and test procedure.It is a realistic subject for vocational colleges'studying to summarize the problems that should be concerned in realization and implementation of the technique.

multi-link load；server load；load balance；campus network

TP393.18

A

2095－5537（2015）03－00087－04

2015-01-05

赵之眸（1981—），男，汉族，天津市人，天津机电职业技术学院讲师。研究方向：网络管理，虚拟化，软件开发。