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網路負載平衡(NLB)2012-10-13

 網路負載平衡(NLB)提供以TCP/IP為基礎的服務與應用程序的網路流量負載平衡,是藉由使用由兩台或多台主機所組成的叢集(Cluster) ,提供 Web 伺服器的高可用性和穩定性。Internet 客戶使用單一 IP 網址進入叢集。並可決定由叢集中哪一台伺服器來進行回應。管理者也可指定伺服器流量大小。

 

 

網路負載平衡能提供高可用性,當有一台伺服機發生故障或離線時,網路負載平衡管理員會自動將傳入的網路通信重新傳送至工作正常的叢集伺服主機。即使與離線的主機的連接切斷,也能提供 Internet 服務。因其轉移時間短,使用者並不易發現服務連線問題,且在大多數情況下(例如,Web 伺服器),客戶的軟體在連線失敗時會自動重試,客戶在接收回應時只感到有幾秒的延遲。

 

網路負載平衡可提供擴充執行效能,將所接收到的網路郵件分配給叢集的一個或多個虛擬 IP 網址之間。叢集中的多台主機隨後同時回應不同的客戶請求,甚至回應來自同一客戶的多個請求。例如 Web 瀏覽器可以由叢集中的不同主機獲取一個 Web 頁面中的幾個圖像。這樣就會加快處理速度,縮短回應客戶的時間。

 

Windows Server 2008R2 網路負載平衡的功能特色

 

NLB 包含下列功能:

 

延展性

 

對於 NLB 叢集而言,延展性是指叢集的整體負載超過其功能時,可為現有叢集架構新增一個或多個系統的能力。NLB 可以執行下列動作來支援延展性:

 

  • 跨個別 TCP/IP 服務的 NLB 叢集平衡負載要求。
  • 在單一叢集中最多支援 32 部電腦。
  • 跨叢集中多部主機平衡多個伺服器負載要求 (來自同一個用戶端或來自數個用戶端)
  • 支援隨著負載增加而將主機新增到 NLB 叢集但不讓叢集停機的能力。
  • 支援當負載減少時從叢集移除主機的能力。
  • 透過完整管線實作啟用高效能與低負載。管線可將要求傳送到 NLB 叢集而不必等候先前傳送之要求的回應。

 

高可用性

 

NLB 包含的內建功能可自動進行下列動作來提供高可用性:

 

  • 自動偵測失敗或離線的叢集主機並加以復原或移轉。
  • 新增或移除主機時平衡網路負載。
  • 10 秒內復原並重新分散工作量。

 

可管理性

 

NLB 提供下列可管理性功能:

 

  • NLB 管理員,可從單一電腦管理和設定多個 NLB 叢集與叢集主機。
  • 您可以使用連接埠管理規則來指定單一 IP 連接埠或連接埠群組的負載平衡行為。
  • 您可以使用選用的單一主機規則,將所有用戶端要求導向到單一主機。NLB 會將用戶端要求路由傳送到執行特定應用程式的特定主機。
  • 如果您不想要對某些 IP 連接埠的網路存取,可加以封鎖。
  • 您可使用指令碼遠端啟動、停止和控制 NLB 動作。
  • 您可檢視 Windows 事件記錄檔。NLB 會在事件記錄檔中記錄所有動作與叢集變更。
  • 支援輪流升級: Windows server 2008R2支援從Windows2003 Server Windows Server 2008 輪流升級到Windows Server2008R2

 

易操作使用者介面

 

  • NLB為標準的 Windows 網路驅動程式元件。
  • 您不需要變更硬體就能啟用和執行 NLB
  • NLB 管理員可讓您簡易地建立新的 NLB 叢集。
  • NLB 可繫結到多個網路介面卡,讓您在每部主機上設定多個獨立叢集。支援多個網路介面卡與虛擬叢集的不同之處,在於虛擬叢集可讓您在單一網路介面卡上設定多個叢集。
  • 如果叢集主機失敗後再連線,NLB 可設定為自動將該主機加入叢集。加入的主機接著即可開始處理來自用戶端的新伺服器要求。
  • 管理者可使電腦離線進行維護而不干擾其他主機上的叢集操作。

 

網路負載平衡最佳規劃

 

Windows Server 2008R2單一叢集可支援32部電腦,但是實際應用到底需要幾台組成,才能達到環境需求,其實數量多與少各有利弊,列舉以下兩種環境狀況

 

當數量多效能普通

 

· 優點:主機發生故障,容錯數量足夠

 

· 缺點:電力過度浪費

 

要求效能高數量少

 

· 優點:節省電力

 

· 缺點:主機發生故障,容錯數量不足

 

其實,正常的服務下要求主機的數量盡量不要少於3台,且應體效能接近主要主機,主要理由為: 如果兩台壞一台後,那剩下一台主機雖然服務轉移後,環境依然可以正常運作,但是負載也同時轉移到此一電腦端,服務品質當然會較先前低落其實負載平衡的最佳的規劃,是需要觀察實際環境和使用量做調整,才是最適合的規劃方式。

 

Web Farm 與網路平衡NLB

 

透過網頁伺服器(IIS 7)來建構網站(Default Web Site)的方式,將首頁(Index.html)傳送給使用者的瀏覽器 (首頁是儲存在File Server)

 

一般來說,企業內部會有多台IIS網頁伺服機組成Web Farm,以提供一個可靠不中斷的網站服務。當Web Farm接收不同的使用者的連線要求時,會被分散到Web Farm中不同的網頁伺服機來處理,提高服務的存取效率。但是,若有伺服機因故無法提供服務的話,此時Web Farm仍需正常運作來對應使用者提出的要求,因此Web Farm需具備容錯的能力。

 

防火牆 (Fire Wall): 確保公司內部網路電腦與伺服機的安全。

 

負載平衡器 (Load Balancer): 將使用者連線的要求分散到Web Farm中不同的

 

網頁伺服器 。

 

IIS Server:多台IIS伺服機組成Web Farm,對使用者提供網頁要求服務。

 

NLB的容錯 (Failover)容錯,主要是用來提高系統的高可用度。網路負載平衡提供延展性,同時又有助於提高 Web 服務的可用性。

 

Windows NLB叢集內的伺服器成員有異動,(如伺服器故障或維護、伺服器脫離叢集、新增伺服器),此時NLB叢集就會啟動所有的伺服器且重新分配工作及負擔到其它正常的伺服器內。

 

容錯移轉叢集的典型用法包括檔案伺服器、列印伺服器、資料庫伺服器及訊息伺服器。

 

NLB的親和性 (Affinity)

 

親和性主要是用來定義主機與NLB叢集間的關係。

 

例如: 當外部主機要求Web Farm中的網頁伺服機提供服務時,此時服務該由哪一台伺服機來負責處理呢? 是根據Windows NLB提供的3種親和性來決定。

 

您可選取三個用戶端親和性選項其中一個:

 

[單一] [網路] 用來確保來自特定用戶端的所有網路流量導向到同一部叢集主機。為了讓 NLB 可正確處理 IP 片段,針對通訊協定設定選取 [UDP] [兩者] 時,應避免使用 []。做為 [單一] [網路] 選項的延伸,您可以設定逾時設定以便在 NLB 叢集的組態變更時保留用戶端親和性。即使用戶端和主機之間沒有有效的現有連線,這個延伸還允許用戶端和叢集主機保持親和性。

 

NLB的操做模式 單點傳播(Unicast)與多點傳送 (Multicast)

 

單點傳播(Unicast)通常指的是特定的目的地位址,一般是主機之間互相傳遞封包的方式,也是最常見的網路通訊方式。因此我們有時稱之為One-to-One的通訊方式

 

多點傳送(Multicast)一般應用於相同的來源資料要同時傳送給一群特定的接收者(Multicast Group Client),但是來源端只要發送一份資料,因此頻寬的使用量不會因為接收者增加而增加,是網路視訊(VoD/遠距教學/視訊會議)的最佳解決方案。因此我們稱之為One-to-Many(or Many-to-Many)的通訊方式。

 

IP 多點傳送的優點

 

多點傳送提供有效率的方法來支援網路上的高頻寬、一對多應用程式:

 

  • 多點傳送可藉由傳送資料的單一副本,來大量降低網路流量。
  • 主機不需要硬體升級即可設定為多點傳送。

因為較新的路由器已經支援多點傳送轉送及多點傳送路由通訊協定,所以在網路上啟用多點傳送既實用又有成本效益。


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