[發明專利]分布式負載平衡器

無效

• 申請號: 200980131708.8
• 申請日: 2009-08-11
• 公開（公告）號: CN102119512A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: N·艾哈邁德;A·G·格林伯格;P·拉希瑞;D·馬爾茨;P·K·帕特爾;S·森古普塔;K·V·韋德
• 申請（專利權）人: 微軟公司
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L29/06;G06F15/16
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 蔡悅

背景

現在諸如因特網等全球通信網絡隨著依賴這樣的網絡來通信和數據傳送操作的專用和公司用戶數量的與日俱增而無處不在。隨著通信安全的改進，期望更多的數據遍歷諸如服務器主機等源和目的地之間的全球通信數據骨干，因此對處理和存儲數據的實體有日益增長的需求。通常，這些增長的需求通過添加更多交換設備和服務器來處理負載而在目的地解決。

網絡負載平衡器向客戶機提供對服務器(例如，“主機”)的集合所主存的服務的訪問。客戶機連接到(或通過)負載平衡器，從客戶機的觀點來看，負載平衡器根據一組規則透明地將客戶機轉發到主機。一般而言，負載平衡上下文包括被表示為會話的序列的形式的分組；其中這些會話通常應按“平衡”方式在可用主機之間分配。此外，只要主機是活動的(例如，根據“會話親和性”)，每一會話的每個分組一般應針對相同的主機。

為了解決這些問題，數據中心系統采用整體式負載平衡器，該整體式負載平衡器監視主機的狀態(例如，活躍度/負載)并且以所有活動會話的表的形式來維持狀態。當新會話到達時，負載平衡器選擇可用的最小負載的主機，并且將會話分配給該主機。同樣，為了提供會話親和性，負載平衡器必需通過將條目添加到其會話表來“記住”這一分配/路由決定。當這個會話的后續分組到達平衡負載器時，單個表查找確定正確的主機。然而，各個負載平衡器可以是單個故障點和瓶頸，其中它的會話表的大小(以及由此所維護的狀態量)隨著增長的吞吐量而增加-并且現有會話通信量的路由決定需要狀態查找(每一分組一個)。規避這些限制需要串聯工作(橫向擴展)的多個整體式負載平衡器、和/或較大且更強大的負載平衡器(縱向擴展)。然而，橫向擴展這些負載平衡設備是復雜的，最值得注意的是由于需要在負載平衡器之間維持一致的狀態。同樣，縱向擴展負載平衡設備是昂貴的，因為固定硬件中的成本對吞吐量是非線性的(例如，具有兩倍吞吐量能力的負載平衡器花費的價格比兩倍多得多)。此外，對于整體式負載平衡器的可靠性考慮進一步增加了所涉及的挑戰，因為沒有相當的成本就不能容易地補償這些系統的故障。

概述

以下提出了簡化概述以便提供對在此描述的某些方面的基本理解。此小結不是所要求保護的主題的詳盡的概述。它既不旨在標識出所要求保護的主題的關鍵或重要的要素，也不描繪其范圍。其唯一的目的是以簡化形式呈現一些概念，作為稍后呈現的更詳細描述的序言。

本發明提供了分布式負載平衡器系統，該系統經由多路分解器(和/或多路復用器)以及持續地適應于增加的需求的負載平衡器服務器的網絡來允許數據中心的容量的逐步縮放和增長-(而不是添加另一整體式/集成式負載平衡器，其中它的完全容量可保持利用不足)。多路分解器可充當數據中心的交換系統與負載平衡器服務器之間的接口(例如，多路分解器充當具有10G端口的L2交換機和具有1G端口的PC之間的接口)。這些負載平衡器服務器包括商品機器(例如，個人計算機、膝上型計算機等等)，它們通常被認為是通用類型機器而不是為特定負載平衡器目的特制的。負載平衡器服務器可還包括虛擬IP地址(VIP身份)，使得應用程序可以將它們的請求定向到與其相關聯的地址，而無需指定要使用的特定服務器；其中負載平衡可通過將VIP映射到表示各個服務器的多個媒體訪問控制地址(MAC旋轉)來發生。此外，這些負載平衡器服務器可以按對或較大的集合來安排，以便允許從服務器故障中快速恢復。多路分解器基于對數據流分組的檢查來將請求重新定向到相應的負載平衡器服務器。多路分解器的故障可以通過將它們安排在附連到相應的伙伴L2交換機的伙伴對中來對用戶隱藏，并且在應用程序服務器故障的情況下，可以修改或自動地設置配置，使得通信量不再被定向到發生故障的應用程序服務器。由此，并且從用戶的觀點來看，維護了可用性。

此外，多路分解器可以檢查傳入數據流(例如，5元組、源地址、源端口、目的地地址、目的地端口、協議)的IP頭部，以供經由映射組件將其隨后傳送到相應的負載平衡器服務器。因此，數據分組可以基于分配給負載平衡器服務器的分組以及環境因素(例如，負載平衡器服務器上的當前負載)的屬性來劃分。負載平衡器服務器進一步擁有關于服務器(例如，請求服務服務器、POD服務器等等)的操作的知識，這些服務器對數據中心的傳入請求進行服務。因此，從客戶機側，采用單個IP地址來提交對數據中心的請求，這提供了作為呈現給客戶機的多個請求服務服務器的透明度。