負載均衡設備選型


負載均衡設備選型

 

        近年來,隨着雲計算與大數據的爆發式增長,眾多大型數據中心都在積極部署或是升級負載均衡設備,以保障數據中心更加通暢可靠的運行。然而,負載均衡作為一種集硬件設備和解決方案於一體的系統型產品,並不像服務器或是PC那樣可通過配置參數來辨別。在一大堆廠商負載均衡設備參數中,究竟選擇哪家的才適合產品?

  要想選擇一款合適的負載均衡產品,主要可通過三方面來考慮:一是產品的性能,二是其所開啟的功能,三是如何滿足現有和未來的需求。

 

  我們先來看看什么叫負載均衡

  英文名稱為Load Balance,其意思就是將負載(工作任務)進行平衡、分攤到多個操作單元上進行執行,例如Web服務器、FTP服務器、企業關鍵應用服務器和其它關鍵任務服務器等,從而共同完成工作任務。它建立在現有網絡結構之上,它提供了一種廉價有效透明的方法擴展網絡設備和服務器的帶寬、增加吞吐量、加強網絡數據處理能力、提高網絡的靈活性和可用性。

 

  鏈路負載均衡的選擇

  在選擇負載均衡產品之前,首先要明確這個產品的主要應用范圍是鏈路負載還是服務器負載。這兩種場景的網絡應用模式差異很大,將直接影響選型的參數。

  在鏈路負載中,負載均衡的選型更多地接近於普通的網絡設備。一般情況下,網絡顯示出流量大,但新建並不高。

  從上圖可以看出,出口帶寬已經達到1.5G,並發連接12萬左右,設備每秒新建連接其實也就4000左右。

  因此,在鏈路負載場景中,吞吐量是最重要的指標。實際選擇中,用戶可以根據網絡出口帶寬、實際峰值流量來計算。

  在鏈路部署中,負載均衡通過根據IP地址、協議類型做轉發,主要工作在四層模式,因此用戶可以根據四層吞吐量來選擇合適的產品型號。當然,如果設備上開啟了根據應用協議的類型選路的功能,則需要考慮設備的七層吞吐量。算法如下:

  帶寬(或峰值流量) × 150% + 未來帶寬擴容計划 = 設備選型四層吞吐

  例如:某集團出口帶寬2G,峰值流量1.2G,未來可能會擴展到4G,此時選擇鏈路負載的性能就應該是:

  1.2 × 150% + 2 = 3.8Gbps

  這就意味着,用戶可以選擇3.5 - 4G吞吐的產品。現在,某些廠商的負載產品支持“按需負載”模式,支持該模式的負載產品,可以在不更換硬件的情況下,通過軟件授權提升產品性能。這種模式下,用戶可以不考慮未來的擴容升級,只購買匹配當前流量的設備即可,避免了一次買過高性能設備的資金浪費,有效地保護了自己的投資。

  需要注意的是,廠商標稱吞吐量的方式並不相同,有些標注的是HTTP有效吞吐,有些則標稱的是UDP吞吐。標稱UDP吞吐的值會更高一些,但無法真實反映產品實際處理能力。所以,如果要通過UDP吞吐來選擇產品,建議將所需要的值雙倍、甚至三倍來計算最終需要的設備吞吐值。

  在鏈路負載中,新建通常並不高,因此,在這里僅僅作為參考即可。至於並發,以上圖為例,實際流量1.5G的出口,並發連接數才12萬個。這對現在動輒百萬級別的負載產品來說,意味着並發的問題基本不用考慮了。

 

  服務器負載均衡的選擇

  如果說鏈路負載均衡主要了解吞吐就可以,但服務器負載則需要考慮得更多,它首先需要的是考慮訪問的用戶數。

  對於服務器應用來說,其典型特點是,高新建、高並發、低流量。如下圖:

  圖上可以看出,在短短幾分鍾時間內,新建連接峰值達到6000個,並發超過12萬,但峰值流量卻只有不到300Mbps。

  所以在服務器負載的選擇中,首先要看負載產品的新建連接數。該指標就像一個瓶子的瓶口:瓶口越大,服務器所能處理的用戶數就越高。至於帶寬,反而變成次要考慮的內容。

  不過,會很多工程師說,“我不知道應用場景里每秒新建連接數有多少啊?根本拿不到這個數據。”這是事實,很多時候,對業務的新建連接數,只有通過專業設備才能統計出來,很多用戶是不知道當前業務的新建連接數量的。

  這該怎么辦呢?其實,這是可以推算出來的。

  例如,雖然不知道新建連接數,但用戶數是可以了解的。比如:某業務的用戶數有1000人,根據業務性質估算出大概同時會有500人在線,再估計一下每個用戶訪問業務發起的連接數為20個(可以通過抓包查看),那最終該系統的負載設備新建連接選型就應該是:

  (1000/2*20)*1.5 + 未來擴容用戶數(1000/2*20) = 2.5W

  也就是說,首先要選擇一個新建數不低於2.5W/S的負載設備。在這個基礎上,考慮下帶寬就可以了。

  需要注意的是:服務器負載要考慮負載設備上開啟的業務,例如純四層業務就只需要考慮四層新建,如果開啟七層業務就要考慮七層新建。如果開啟對應的HTTP的緩存、壓縮,那就要考慮負載設備上開啟相應功能帶來的性能損耗。還有SSL卸載,如果有相應的業務開啟,那么SSL新建、SSL吞吐的參數也要一並考慮。

       有人說,負載均衡產品選型是“亂花漸欲迷人眼”,但如果真正了解了負載均衡產品性能參數的含義,做一個合適的選型其實並不難。

 

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鏈路負載均衡
    特點: 高吞吐,低新建。
    四層吞吐 = 帶寬(或峰值流量) × 150% + 未來擴容增加帶寬量

    例如:某集團出口帶寬2G,峰值流量1.6G,未來可能會擴容增加2Gbps帶寬,
    最終所需鏈路的四層吞吐 = 1.6G x 150% + 2Gbps = 4.4Gbps

服務器負載均衡
    特點:高新建,高並發。
    四層新建 = 在線用戶數 * 每用戶連接數 * 150% + 未來擴容增加在線用戶數 * 每用戶連接數
    四層吞吐 = 在線用戶數 * 每用戶帶寬數 * 150% + 未來擴容增加在線用戶數 * 每用戶帶寬數

    例如:某業務的用戶數有1000人,根據業務性質估算出大概同時會有700人在線,再估計一下每個用戶訪問業務發起的連接數最多為40個(可以抓包查看),為保證用戶的良好應用體驗,系統建議用戶應不少於2Mbps帶寬,並將系統的可承載人數擴容一倍。
    最終系統所需的四層新建 = 700 * 40 * 150% + 700 * 40 = 70K
    最終系統所需的四層吞吐 = 700 * 2Mbps * 150% + 700 * 2Mbps = 3.5Gbps

 

鏈路負載均衡
    特點: 高吞吐,低新建。
    四層吞吐 = 帶寬(或峰值流量) * 2 ÷ 33 %

    例如:某集團出口帶寬300Mbps,考慮鏈路性能,鏈路上下行峰值流量為200Mbps,並且內外網流量轉換需要帶寬的2倍,未來可能會擴展,因此設備利用率為33% 。
    最終所需鏈路的四層吞吐 = 0.2G * 2  ÷ 33%  ≈  1.2Gbps

服務器負載均衡
    特點:高新建,高並發。
    四層吞吐 = 在線用戶數 * 平均每秒業務大小 ÷ 33%

    例如:某業務的用戶數有1000人,根據業務性質估算出大概同時會有500人在線,再估計一下每個用戶每秒業務需要處理數據大小為350KB,並保證設備利用率為33%的冗余狀態。
    最終系統所需的的四層吞吐 = 500 * 350KB ÷ 33%   ≈ 0.525GBps * 8 = 4.2Gbps
    根據就高不就低的選擇方式,選擇5Gbps吞吐的設備。

 

業務流量/鏈路帶寬 建議新建連接數 建議型號
< 1Gbps < 300K ADC-1000
< 5Gbps < 450K ADC-2000
< 15Gbps < 700K ADC-3000

 

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