出方向链路负载均衡技术（原理部分）

原创文章来自威信工众号 “网工后院” 2022-11-10 11:00 发表于广东

【用途】

链路负载均衡可在多条链路上分担内网用户访问外部互联网的流量。

1、基本要素：

Cluster（集群）：对外提供特定服务的集合，包括运营商链路和负载均衡设备。

LB device（负载均衡设备）：负责将内网用户访问外部互联网的流量分发到多条链路。

Link（链路）：运营商提供的实体链路。

VSIP（Virtual Service IP，虚服务IP）：集群对外提供的虚服务IP地址，即内网用户发送报文的目的网段。

Server IP（服务器IP）：内网服务器IP地址。

2、工作流程：

(1) 负载均衡设备接收来自内网服务器的流量，匹配到配置中的虚服务IP后进行下一步处理

(2) 负载均衡设备依次根据负载均衡策略(默认无)、持续性方法（默认无）、就近性算法（默认无）、调度算法（通常使用带宽算法或最大带宽算法）来选择最佳链路

(3) 负载均衡设备通过选定的最佳链路将流量转发给外网服务器

(4) 负载均衡设备接收来自外网服务器的流量

(5) 负载均衡设备将流量转发给内网服务器

3、链路组与链路

为了便于对链路进行统一管理，可将具有相同或相似功能的链路抽象成一个组，称为链路组。比如，可按不同的运营商划分为ISP1链路组、ISP2链路组和ISP3链路组等。

链路是运营商提供的实体链路。一条链路只能属于一个链路组，而一个链路组可以包含多条链路。

3.1、链接组可用条件

通过配置链路组的可用条件，可将流量在主用组和备用组之间进行切换：当主用组中的链路可用率低于下限时，将流量切换到备用组上，以防止链路受到大流量的冲击；待主用组中的链路可用率恢复到上限时，再将流量切换回来，默认情况下，组中有1条链路可用就认为该组可用。

3.2、链路调度

负载均衡设备根据链路组中配置的调度算法，计算出处理用户请求的链路。

(1)带宽算法(bandwidth)，即报文根据链路的权值与剩余带宽比例分发到各链路上。

(2)最大带宽算法(max-bandwidth)，即报文总是分发给处于空闲状态且剩余带宽最大的链路。

(3)加权最小连接算法(least-connection)，即总是把新连接分发给加权活动连接数（当前活动连接数/权值）最小的链路。

(4)随机算法(random)，即把新连接随机分发给每个链路。

(5)加权轮转算法(round-robin)，即根据链路权值的大小把新连接依次分发给每个链路，权值越大，分配的新连接越多。

(6)根据IP地址(hash address)进行的哈希算法。

提示：

在带宽算法和最大剩余带宽算法中，剩余带宽=链路的最大期望带宽（max-bandwidth）与当前带宽的差值。若未配置最大期望带宽，剩余带宽=链路所允许的最大带宽（rate-limit bandwidth）与当前带宽的差值。（如：最大期望带宽=100，当前带宽=50，剩余带宽=100-50=50）

3.3、健康检测功能

通过健康检测可以对链路进行检测，保证其能够提供有效的服务。用户既可在链路组视图下对组内的所有链路进行配置，也可在链路视图下只对当前链路进行配置，后者的配置优先级较高。

3.4、故障处理方式

可以选择链路组的故障处理方式：

(1)保持已有连接：不主动断开与故障链路的连接，连接继续保持还是断开将由协议自身的超时机制决定。

(2) 重定向连接：把连接重定向到链路组中其它可用的链路上。

(3)断开已有连接：主动断开与故障链路的连接。对于TCP报文，将发送RST报文；对于其它类型的报文，将发送ICMP不可达报文。

3.5、就近性探测

就近性功能就是通过对链路进行探测，选出到达目的地的最优链路，从而引导后续流量。具体而言，就是当流量经过负载均衡模块时，如果没有与目的地址相关的就近性信息，则根据调度算法，为该流量选择一条链路，以保证业务的可用性，然后启动就近性探测来生成就近性表项，以引导后续流量。

配置就近性功能时，需要先在就近性视图下配置就近性参数，然后在链路组中开启就近性功能。

可以在链路视图下配置Cost影响就近性的计算。

4、虚服务器

虚服务器是负载均衡设备上面向用户业务的虚拟载体，是为了判断是否需要对进入负载均衡设备的报文进行负载均衡而引入的概念。只有匹配上虚服务器（一般为0.0.0.0）的报文才会被进行负载均衡处理。

链路负载均衡支持的虚服务器类型为LINK-IP。

5、持续性组

持续性组的作用是根据某持续性方法将具有一定相关性的会话都分配给同一链路处理，这个分配规则就称为持续性表项。在一个会话中，当其首包通过持续性方法选择了同一链路之后，后续包都会沿用这个选择结果。

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