天融信网络负载均衡系统白皮书.docx

1、天融信网络负载均衡系统白皮书天融信网络负载均衡系统白皮书1 产品功能描述1.1 负载均衡系统1.1.1 系统概述随着云计算、虚拟化等技术的兴起，用户对负载均衡设备提供了更高的要求，负载均衡还要负担应用的优化加速、安全等功能，来提高用户体验，适应各种复杂的场景，比如适配数据中心，对数据中心的虚拟机进行管理等。用户希望简化部署方式，根据应用所需性能增加或者减少服务器，增加数据中心的利用率，减少运营成本。应用交付是负载均衡、广域网优化、WEB防火墙等技术的融合，通过这些技术来保证用户关键业务应用能可靠、安全的交付到用户手中。天融信负载均衡设备能为用户提供数据中心的全套解决方案，包括单数据中心的链路负

2、载均衡和服务器负载均衡、以及多数据中心的全局负载均衡。支持直连、单臂透明、单臂反向、三角等组网模式，丰富的负载均衡方法，能适用各种场景下的服务负载均衡需求。通过压缩、缓存、SSL卸载、HTTP优化等技术加速应用的处理，提供全方位防DDOS攻击、WEB应用防火墙等安全防护，为应用安全保驾护航，丰富的统计数据、定制化的报表，用户能实时了解应用运行状态。通过全方位的负载均衡，增加了数据中心的服务器和网络的利用率，增加了应用的安全性和可靠性，从而减少了用户服务器成本和网络运维成本。1.1.2 功能描述页面加速通过自动修改HTML页面及其引用的资源如CSS、JavaScript、图片的内容，利用精简、合

3、并、嵌入原始文件内容，转换图片格式等手段来减少HTTP请求，从而加快整个页面的响应速度，最终提升用户体验丰富的服务器负载均衡算法TopAD设备支持的负载均衡算法种类达到13种，这些高效实用的负载均衡算法，能够让用户根据实际的应用场景，选择最佳的负载均衡算法，从而合理分担各个服务器的负载，提高服务器的有效利用率。丰富的链路负载均衡算法Round Robin按照轮询的方式返回虚拟服务映射中配置的链路,返回链路的个数由虚拟服务映射的配置决定。最终所有链路的返回次数相等。轮询算法的特点是简单、稳定、效率高。DNS代理TopAD对于内网用户的OUTBOUND流量，采用了DNS代理技术做负载均衡，将用户的

4、DNS请求按照用户指定的负载均衡算法选择链路发送出去，用户配置的DNS透明代理服务器（一主一备，支持健康检查，可将请求发送给状态正常的DNS服务器）进行解析，然后将解析结果返回给客户端，客户端会根据返回的解析结果发起应用流量请求。DNS代理支持DNS缓存，减少用户DNS开销。应用路由应用路由是为了满足特定的出口流量调度到指定的链路，实现特定流量分离，目前支持根据源地址范围、源端口范围、协议类型、拓扑区域、具体应用的条件分别调度，并支持引用多个应用规则，应用规则从上到下匹配，当所有规则都无法匹配的时候会跳出应用路由，在outbound对象默认策略中选路。多维度数据统计从多个维度对负载均衡设备各个

5、业务模块进行数据统计。统计对象多样化，包括接口、会话、链路、虚拟服务器、服务器节点等。统计内容多样化，包含流量、连接数、报文数、健康检查状态、访问次数、服务分布、带宽利用率、故障分析、性能分析等，各个业务模块还有自己特定的统计数据。内容分析多样化，每个统计内容又包含了多个维度的分析，包括趋势分析、占比分析、排行分析、服务分布、故障分类、故障分布、性能分析、模块统计、地域分析、URL分析、IP分析等。定制化报表报表可定制化，可自定义报表模板。报表模板包括负载统计、决策分析、故障分析、前言后记等几大块内容。负载统计又包括链路负载、虚拟服务器负载、服务器节点负载等；决策分析又包括来源、地域、运营商分

6、析等；故障分析又包括链路和服务器节点故障分析。每种统计又细分为多个维度的统计选项，比如流量走势、总流量占比、报文数走势、报文数排、访问次数占比、带宽利用率走势、服务分布、IP数量地域分析、访问次数地域分析，流量地域分析，IP数量的运营商分析、访问次数运营商分析、流量的运营商分析、来源分析等，可以根据需要配置不同的报表模板。可以引用不同的报表模板并按照时间每天、周、月自动生成报表。2 产品硬件规格及性能参数2.1 负载均衡：TopApp-81238-NLB-R配置说明2U机架式结构； 标配10个10/100/1000BASE-TX接口；8个SFP插槽；2个SFPplus插槽3个扩展卡槽位缺省为双

7、电源性能描述四层新建：40W七层新建：80W整机吞吐量：10Gbps最大并发连接数：800W硬件规格尺寸(宽深高)mm：426*570*89净重：12.46KG毛重：17.76KG电压：AC 100240V频率：4763HZ功率:300W（MAX）平均无故障时间（MTBF）：超过60，000小时运行温度：040摄氏度存储温度：-2075摄氏度相对温度：1090%,非冷凝符合的标准规范环境保护GB/T 9813-2000；电磁辐射GB/T 17618-1998 ；GB 9254-2008运输方式快递、物流其它要求接地线的数量、线径：1根,大于等于0.75平方毫米.接地线数量、线径：1根,线径大于

8、等于0.75平方毫米.接地电阻：小于100毫欧电源品牌：亿泰兴电源型号：EFRP-23003 产品测试方案3.1 负载均衡系统测试方案3.1.1 测试目的本方案制定了负载均衡产品的测试环境、测试场景以及测试用例等，对负载均衡产品进行全功能测试。3.1.2 测试内容本测试方案主要用于完成负载均衡设备的服务器负载测试，多链路负载测试、集群功能测试。3.1.3 测试环境测试拓扑图1：图2：图3：3.1.4 测试用例设计服务器负载功能测试3.1.4.1.1健康检查测试ICMP健康检查项目：健康检查分项目：ICMP健康检查用例编号：1.参考组网：1.0测试目的：测试负载均衡使用ICMP的健康检查方法对服

9、务器的健康检查，能否发现服务器的停机，网络中断等故障。预置条件：1.负载均衡工作正常；2.后台服务组（大于3）工作正常，提供WEB服务并确认可以回应ICMP包；3.有一定量的业务请求（大于1000TPS）；4.负载均衡配置ICMP的健康检查，调整频率为每15秒钟检查一次，如果连续3次以上服务器没有回应就确认其停止服务。测试步骤：1.对负载均衡器与服务器之间的接口进行抓包；2.拔掉一台服务器的网线，观察负载均衡器的健康检查界面。3.连接网线，观察负载均衡器的健康检查界面。预期结果：1.抓包显示，负载均衡能够按照配置，周期性发送ICMP检查报文；2.负载均衡器支持ICMP健康检查；3.步骤2中，负

10、载均衡发现服务器故障，记录发现服务器停机的时间，并将所有新发起的请求切换到其他服务器，记录相关数据；4.步骤3中，负载均衡器发现服务器恢复，开始给其分配服务，记录发现服务器恢复的时间；5.发现服务器故障时间应少于15*3=45秒，发现服务器故障恢复时间应小于15秒测试结果备注：无基于服务的健康检查项目：健康检查分项目：基于服务的健康检查用例编号：2.参考组网：1.0测试目的：测试负载均衡使用基于服务的健康检查方法对服务器的健康检查，能否发现服务器的服务已经停止、停机、网络中断等故障。预置条件：1.负载均衡工作正常；2.后台服务组（大于3）工作正常，提供WEB服务并确认可以回应ICMP包；3.有

11、一定量的业务请求（大于1000TPS）；4.服务器均提供http:/index.html的web服务；5.负载均衡器配置基于服务的健康检查，调整频率为每15秒钟检查一次，如果连续3次以上服务器没有回应就确认其停止服务。测试步骤：1.对负载均衡器与服务器之间的接口进行抓包；2.将服务器A（其中一台）的http服务停止，观察负载均衡器的健康检查界面。3.恢复服务器A的http服务，观察负载均衡器的健康检查界面，记录发现服务器恢复的时间，和将所有在线用户在一台服务器的访问重新负载均衡的时间，记录相关数据；4.将服务器B（其中一台）提供http服务的路径变为http:/abc/index.html;5

12、.将服务器B提供http服务的路径恢复为http:/index.html6.将服务器的服务端口号均变换为6666，重复步骤2-5.预期结果：1.抓包显示，负载均衡能够按照配置，周期性发送get请求检查服务器健康状态；2.负载均衡器支持基于服务的健康检查；3.步骤2中，负载均衡发现服务器故障， 4.步骤3中，负载均衡器发现服务器恢复5.步骤4中，负载均衡发现服务器故障；6.步骤5中，负载均衡发现服务恢复；7.发现服务器故障时间应小于15*3=45秒，发现服务器故障恢复时间应小于15秒。测试结果备注：无基于内容的健康检查（HTTP）项目：健康检查分项目：基于内容的健康检查（HTTP）用例编号：3.

13、参考组网：1.0测试目的：测试负载均衡使用基于内容（http）的健康检查方法对服务器的健康检查，能否发现服务器的服务已经停止、停机、网络中断等故障。预置条件：1.负载均衡工作正常；2.后台服务组（大于3）工作正常，提供WEB服务并确认可以回应ICMP包；3.有一定量的业务请求（大于1000TPS）；4.服务器均提供http:/index.html的web服务，并且页面上有“chinamobile”字符串；5.负载均衡器配置基于内容的健康检查，检测网页中如果含有“chinamobile”字符串，则认为该服务器“健康”，否则反之；6.调整频率为每15秒钟检查一次，如果连续3次以上服务器没有回应就确

14、认其停止服务。测试步骤：1.对负载均衡器与服务器之间的接口进行抓包；2.将服务器A（其中一台）的http服务停止，观察负载均衡器的健康检查界面。3.恢复服务器A的http服务，观察负载均衡器的健康检查界面，记录发现服务器恢复的时间，和将所有在线用户在一台服务器的访问重新负载均衡的时间，记录相关数据；4.将服务器B（其中一台）提供http服务的页面内容中的“chinamobile”变为“china mobile”5.将服务器B（其中一台）提供http服务的页面内容中的“chinamobile”变为“chinamobile123”；6.恢复服务器B（其中一台）提供http服务的页面内容为“chin

15、amobile”.预期结果：1.抓包显示，负载均衡器能够按照配置，周期性发送get请求检查服务器健康状态；2.负载均衡器支持基于服务的健康检查；3.步骤2中，服务器故障； 4.步骤3中，服务器正常；5.步骤4中，服务器故障；6.步骤5中，服务器正常；7.步骤6中，服务器正常；8.发现服务器故障时间应小于15*3=45秒，发现服务器故障恢复时间应小于15秒。测试结果备注：无基于内容的健康检查（DNS）项目：健康检查分项目：基于内容的健康检查（DNS）用例编号：4.参考组网：1.0测试目的：测试负载均衡使用基于内容（DNS）的健康检查方法对服务器的健康检查，能否发现服务器的服务已经停止、停机、网络

16、中断等故障。预置条件：1.负载均衡工作正常；2.后台服务组（大于3）工作正常，提供DNS解析服务并确认可以回应ICMP包；3.有一定量的业务请求（大于1000TPS）；4.服务器上配置，将解析为“10.10.10.100”；5.负载均衡器配置基于内容的健康检查，检测的解析结果是否为“10.10.10.100”，如果是，则认为该服务器“健康”，否则反之；6.调整频率为每15秒钟检查一次，如果连续3次以上服务器没有回应就确认其停止服务。测试步骤：1.对负载均衡器与服务器之间的接口进行抓包；2.将服务器A（其中一台）的DNS服务停止，观察负载均衡器的健康检查界面。3.恢复服务器A的DNS服务，观察负

17、载均衡器的健康检查界面，记录发现服务器恢复的时间，和将所有在线用户在一台服务器的访问重新负载均衡的时间，记录相关数据；4.将服务器B（其中一台）提供DNS服务中的解析地址变为“10.10.10.101”；5.将服务器B（其中一台）提供DNS服务中的记录删除；6.恢复服务器B中的记录，解析地址还原为“10.10.10.100”预期结果：1.抓包显示，负载均衡器能够按照配置，周期性发送DNS请求检测报文；2.负载均衡器支持基于服务的健康检查；3.步骤2中，服务器故障； 4.步骤3中，服务器正常；5.步骤4中，服务器故障；6.步骤5中，服务器故障；7.步骤6中，服务器正常；8.发现服务器故障时间应小

18、于15*3=45秒，发现服务器故障恢复时间应小于15秒。测试结果备注：无3.1.4.1.2负载均衡算法测试轮询法项目：负载均衡算法测试分项目：轮询法用例编号：5.参考组网：1.0测试目的：测试负载均衡使用轮询法对服务器进行负载均衡的访问分发，在服务器端造成的压力是否确实是均衡的。预置条件：1.负载均衡工作正常，配置健康检查算法为ICMP算法；2.负载均衡器对外提供一个VIP，并配置负载均衡算法为轮询法；3.后台服务器组数量为3，工作正常，提供WEB服务并确认可以回应ICMP包；测试步骤：1.对负载均衡器与服务器之间的接口进行抓包；2.将使用仪表模拟客户端，以一定压力访问VIP；a)仪表仿真7个

19、IP地址作为源IP进行测试；b)其中第一个源IP地址的访问速率为300页面/秒；c)其他6个源IP地址的访问速率均为30页面/秒；3.查看后台服务器业务的负载均衡情况；预期结果：1.负载均衡器将业务按请求到达顺序平均分给了后台的3台服务器，每台服务器的业务请求为160页面/秒（约数）；2.抓包分析，每一个源IP地址发出的请求不能都分配给同一台服务器。测试结果备注：无比重法项目：负载均衡算法测试分项目：比重法用例编号：6.参考组网：1.0测试目的：测试负载均衡器使用比重法对服务器进行负载均衡的访问分发，在服务器端造成的压力是否确实是比重均衡的。预置条件：1.负载均衡工作正常，配置健康检查算法为I

20、CMP算法；2.负载均衡器对外提供一个VIP；3.后台服务器组数量为3，工作正常，提供WEB服务并确认可以回应ICMP包；4.并配置负载均衡算法为比重法，服务器A、B、C提供服务的业务量比例为3:2:1测试步骤：1.对负载均衡器与服务器之间的接口进行抓包；2.将使用仪表模拟客户端，以一定压力访问VIP；d)仪表仿真7个IP地址作为源IP进行测试；e)其中第一个源IP地址的访问速率为300页面/秒；f)其他6个源IP地址的访问速率均为30页面/秒；3.查看后台服务器业务的负载均衡情况；预期结果：1.负载均衡器将业务按请求到达顺序平均分给了后台的3台服务器，业务请求分别为240、160、80页面/

21、秒（约数）；2.抓包分析，每一个源IP地址发出的请求不能都分配给同一台服务器。测试结果备注：无Hash负载均衡算法项目：负载均衡算法测试分项目：Hash负载均衡算法用例编号：7.参考组网：1.0测试目的：测试负载均衡器可以根据业务请求客户端的源IP和源端口号，通过一定的Hash算法将业务请求分配给后台的服务器。预置条件：1.负载均衡工作正常，配置健康检查算法为ICMP算法；2.负载均衡器对外提供一个VIP；3.后台服务器组数量为3，工作正常，提供WEB服务并确认可以回应ICMP包；4.并配置负载均衡算法为Hash负载均衡算法；测试步骤：1.对负载均衡器与服务器之间的接口进行抓包；2.将使用仪表

22、模拟客户端，以一定压力访问VIP；a)仪表仿真7个IP地址作为源IP进行测试，访问速率均为300页面/秒；b)其中第一个源IP地址访问速率为300页面/秒；c)其他6个源IP地址的访问速率均为30页面/秒；3.查看后台服务器业务的负载均衡情况；预期结果：1.负载均衡器将业务按预制算法分给了后台的3台服务器，业务请求服务数量并不一定均衡；2.抓包分析，第一个源IP地址所有的请求均被分配到同一台服务器。3.抓包分析，其余的每一个源IP地址发出的请求不能都分配给同一台服务器测试结果备注：无基于源地址负载均衡算法项目：负载均衡算法测试分项目：基于源地址负载均衡算法用例编号：8.参考组网：1.0测试目的

23、：测试负载均衡器可以根据业务请求客户端的不同源IP地址（范围），通过预置条件将业务请求分配给后台不同的服务器。预置条件：1.负载均衡工作正常，配置健康检查算法为ICMP算法；2.负载均衡器对外提供一个VIP；3.后台服务器组数量为3，工作正常，提供WEB服务并确认可以回应ICMP包；4.并配置负载均衡算法为基于源地址负载均衡算法，将192.168.1.0/24的IP地址访问分配给服务器A，将192.168.2.0/24的IP地址访服务器问分配给服务器B，将192.168.3.0/24的IP地址访问分配给C；测试步骤：1.对负载均衡器与服务器之间的接口进行抓包；2.将使用仪表模拟客户端，以一定压

24、力访问VIP；a)仪表仿真3个IP地址作为源IP进行测试；b)第1个源IP地址分为192.168.1.20，访问速率为100页面/秒；c)第2个源IP地址分为192.168.2.231，访问速率为200页面/秒；d)第3个源IP地址分为192.168.3.111，访问速率为300页面/秒；3.查看后台服务器业务的负载均衡情况；预期结果：1.负载均衡器将业务按预制算法分给了后台的3台服务器，业务请求服务数量分别为100、200、300页面/秒；2.抓包分析，对应源IP地址所有的请求均被分配到同一台服务器。测试结果备注：无基于内容的负载均衡算法项目：负载均衡算法测试分项目：基于内容的负载均衡算法用

25、例编号：9.参考组网：1.0测试目的：测试负载均衡器可以根据业务请求所包含的不同内容，将业务请求分配给后台不同的服务器。预置条件：1.负载均衡工作正常，配置健康检查算法为ICMP算法；2.负载均衡器对外提供一个VIP；3.后台服务器组数量为4，工作正常，提供WEB服务并确认可以回应ICMP包；4.并配置负载均衡算法为基于请求内容的负载均衡算法，将请求URL中含有“CM1”的发送给服务器A，将请求URL中含有“CM2”的发送给服务器B，将请求URL中含有“CM12”的发送给服务器C，将请求URL中含有“CM21”的发送给服务器D。测试步骤：1.对负载均衡器与服务器之间的接口进行抓包；2.将使用仪

26、表模拟客户端，以一定压力访问VIP；3.仪表仿真3个IP地址作为源IP进行测试，每个源IP地址访问http:/VIP/CMCCCM1速率为50页面/秒，访问http:/VIP/CMCCCM2速率为100页面/秒，访问http:/VIP/CMCCCM1212速率为200页面/秒，访问http:/VIP/CMCCCM2121速率为400页面/秒；4.查看后台服务器业务的负载均衡情况。预期结果：1.负载均衡器将业务按预置算法分给了后台的4台服务器；2.所有请求http:/VIP/CMCCCM1业务均分配给了服务器A，访问速率为150页面/秒。3.所有请求http:/VIP/CMCCCM12业务均分配

27、给了服务器B，访问速率为300页面/秒。4.所有请求http:/VIP/CMCCCM2121业务均分配给了服务器C，访问速率为600页面/秒。5.所有请求http:/VIP/CMCCCM1212业务均分配给了服务器D，访问速率为1200页面/秒。测试结果备注：无插入Cookie负载均衡算法项目：负载均衡算法测试分项目：插入Cookie负载均衡算法用例编号：10.参考组网：1.0测试目的：测试负载均衡器基于Cookie的会话保持功能。预置条件：1.负载均衡工作正常，配置健康检查算法为ICMP算法，负载均衡算法设为轮询法；2.负载均衡器对外提供一个VIP；3.后台服务器组数量为3，工作正常，提供W

28、EB服务并确认可以回应ICMP包；4.负载均衡器启动会话保持功能，并设置为基于Cookie的会话保持，配置为Insert Cookie模式，即服务器不下发Cookie，由负载均衡器添加Cookie；5.负载均衡器为服务器A配置Cookie-1，为服务器B配置Cookie-2，为服务器C配置Cookie-3；（Cookie-1/2/3表示不同的Cookie值，负载均衡器也可自动生成不同的Cookie值）测试步骤：1.对负载均衡器与服务器之间的接口进行抓包；2.使用仪表模拟客户端，以一定压力访问VIP：a)仪表仿真100个IP地址（10.1.1.10 10.1.1.109）作为源IP进行测试，并且

29、IP地址采用随机方式（非顺序的）产生压力；b)访问速率为900页面/秒，所有请求都不带Cookie，服务器响应请求的回应带有不同的Cookie；3.查看后台服务器业务的负载均衡情况，并保持压力，并存储后台服务器A响应时所带的Cookie-1；4.在步骤2的基础上，使用仪表模拟客户端，以源IP为10.2.1.10对VIP进行访问，并带上步骤3中存好的Cookie-1，访问速率为300页面/秒预期结果：1.步骤2中，负载均衡器将业务按轮询法平均分配给了后台的3台服务器，每台服务器的业务请求为300页面/秒（约数），并且返回的响应分别含有Cookie-1、Cookie-2、Cookie-3；2.抓包分析，每一个源IP地址发出的请求不能都分配给同一台服务器：3.步骤4中，源IP为10.2.1.10的请求因为其带有Cookie-1，因此业务请求都分配给了服务器A、服务器A、B、C的压力分别为：600页面/秒、300页面/秒、300页面/秒。测试结果备注：无3.1.4.1.3应用加速功能测试连接复用项目：应用加速功能测试分项目：连接复用用例编号：11.参考组网：1.0测试目的：测试负载均衡器是否支持连接复用功能预置条件：1.负载均衡器工作正常；2.