负载均衡技术在校园网络中的应用
负载均衡技术在校园网络中的应用
胡秀建（安徽·宿州）
摘要：校园网的应用除了用于教学、科研、管理、图书情报资料检索外，还承担任着校内外信息交流、电子邮件、公告、新闻发布，以及各种公共网络口的访问等任务。由于在网络上传输的信息不只是数字、文字和图形，还会随应用水平的提高，逐步增加语音、活动图像及视频图像等高带宽的应用。因此，网络的建设，尤其是主干网要求高带宽与高速度，在校园网的服务器中应用负载均衡技术不失为一种廉价的解决方案。
关键词：负载均衡IIS服务负载均衡群集
负载均衡技术是指由多台服务器以对等的方式组成一个服务器集群，服务器之间具有相同的地位，都可以单独对外提供服务而无须其他服务器的辅助。通过在网络中部署负载设备，使它们各自分担一定的业务量，将外部发送来的请求均匀地分配到对等结构中的某一台服务器上，而接收到请求的服务器独立地回应客户的请求。负载均衡技术使得服务器能够平均地响应客户请求，籍此提供快速获取重要数据，解决大量并发访问服务问题。这种群集技术在校园网络中应用，可以用最少的投资获得接近于大型主机的性能，节省校园网络建设的成本。
一、校园网路负载均衡基本设计思想
一台普通服务器的处理能力只能达到每秒几万个到几十万个请求，无法在一秒钟内处理上百万个甚至更多的请求。但若能将多台这样的服务器组成一个系统，并通过软件技术将所有请求平均分配给所有服务器，那么这个系统就完全拥有每秒钟处理几百万个甚至更多请求的能力。这就是负载均衡最初的基本设计思想。其原理结构图如下：
负载均衡器
配到后台的Web服务器上，而不考虑每个Web服务器当前的负载情况。如果后台的Web服务器的配置和处理能力不同，最慢的Web服务器将成为系统的瓶颈，处理能力强的服务器不能充分发挥作用。
其次，未考虑容错，如果后台的某台Web服务器出现故障，DNS服务器仍然会把DNS请求分配到这台故障服务器上，导致不能响应客户端。
最后，DNS负载技术处理方式有可能造成相当一部分客户不能享受Web服务，并且由于DNS缓存的原因，所造成的后果要持续相当长一段时间(一般DNS的刷新周期约为24小时)。所以在国外最新的建设中心Web站点方案中，已经很少采用这种方案了。
3.基于四层交换技术的负载均衡
这种技术是在第四层交换机上设置Web服务的虚拟IP地址，这个虚拟IP地址是DNS服务器中解析到的Web服务器的IP地址，对客户端是可见的。当客户访问此服务器的Web时，客户端的Http请求会先被第四层交换机接收到，它将基于第四层交换技术实时检测后台Web服务器的负载，根据设定的算法进行快速交换。常见的算法有轮询、加权、最少连接、随机和响应时间等。
4．基于七层交换技术的负载均衡
基于第七层交换的负载均衡技术主要用于实现Web应用的负载平衡和服务质量保证。它与第四层交换机比较起来有许多优势：第七层交换机不仅能检查TCP/IP数据包的TCP和UDP端口号，从而转发给后台的某台服务器来处理，而且能从会话层以上来分析Http请求的URL，根据URL的不同将不同的Http请求交给不同的服务器来处理(可以具体到某一类文件，直至某一个文件)，甚至同一个URL请求可以让多个服务器来响应以分担负载。比如，当客户访问某一个URL，发起Http请求时，它实际上要与服务器建立多个会话连接，得到多个对象，例如.txt/.gif/.jpg文档，当这些对象都下载到本地后，才组成一个完整的页面。
5．站点镜像技术
以上几种负载均衡技术主要应用于一个站点内的服务器群，但是由于一个站点接入Internet的带宽是有限的，因此可以把负载均衡技术开始应用于不同的网络站点之间，这就是站点镜像技术，站点镜像技术实际上利用了DNS负载均衡技术。
三、网络负载技术的应用给校园网络性能带来的整体服务优势
1．网络负载均衡设备能将传入的请求传播到多达32台服务器上，即可以使用最多32台服务器共同分担对外的网络请求服务。网络负载均衡技术保证即使是在负载很重的情况下，服务器也能做出快速响应。
2．网络负载均衡对外只需提供一个IP地址（或域名），可以大大节约校园网络IP地址空间，为校园网络建设节约成本，也增加了校园网络的安全性。
3．当网络负载均衡中的一台或几台服务器不可用时，服务不会中断。网络负载均衡自动检测到服务器不可用时，能够迅速在剩余的服务器中重新指派客户机通讯。这项保护措施能够帮助你为关键的业务程序提供不中断的服务，并可以根据网络访问量的增加来相应地增加网络负载均衡服务器的数量。
机上安装相应的服务。例如，为了实现IIS网站的负载均衡，需要在相应的网络负载均衡服务器上安装IIS服务。为了让每个用户在通过网络负载均衡访问到不同的计算机时，能够访问到一致的数据，需要在网络负载均衡的每台计算机上保持数据的一致性。举例来说，实现了两个节点的IIS的网络负载均衡，为了保证两个网站内容的一致性，除了这两个IIS服务器的配置相同外，相应的网站数据必须一致。
为了检验网络负载均衡，我们可以通过IIS来进行验证，其他的一些应用如终端服务、Windows Media服务与IIS的应用与之相类似。在其他计算机上的IE浏览器中键入192.168.0.9，根据网络的负载，网络负载均衡会自动转发到A机或B机。为了验证效果，你可以在浏览的时候，拔掉第一台计算机的网线或拔掉第二台机器的网线，将会发现浏览到的将是不同内容。当然，我们在测试的时候，为了验证网络负载均衡的效果，把两个网站设置成不一致的内容，而在正式应用的时候，网络负载均衡群集的每个节点计算机的内容将是一致的，这样不管使用哪一个节点响应，都能保证访问的内容是一致的。
参考文献：
[1]百度文库.Cisco校园网络安全解决方案.
https://www.wendangku.net/doc/8b9181758.html,/view/1f8af5e9856a561252d36fa8.html。2010年7月20日[2]百度文库.普通高校校园网络规划初探.
https://www.wendangku.net/doc/8b9181758.html,/view/a7f9333231126edb6f1a10f4.html。2010年7月4日
[3]李学军、罗靖、孙陆青等.Windows200 Server 操作系统.海洋出版社.2004年10月
[4]吴学毅.计算机网络规划与设计.机械工业出版社.2009年4月
注：若上面图不能正常显示，可采用下面2个图，分别对应上面的图1和图2。
作者简介：胡秀建（1979.6-），男，安徽宿州人，宿州职业技术学院计算机信息系教师，计算机应用技术专业硕士，讲师。