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F5链路负载均衡解决方案

作者:管理员发布于:2020-05-18 00:00:00
需求分析
越来越多的公司随着业务的发展,数据中心不断的遇到各种链路问题。于是虽然在带宽上的投资越来越多,但回报率却显得有些低。并且各类应用所需要的带宽资越来越大,但却始终找不到一种经济高效的方式来监控和管理带宽。
IT管理者不得不在大量要上线的应用服务与有限的带宽中做一权衡。于是,以下几点便成为了部署中需要被考虑到的问题:
应用优先级
根据应用类型、用户、位置区别不断的应用,并赋予不同级别。在链路不充足的情况下,首先满足高优先级应用的需求。
带宽过载
大多数企业都会遇到带宽不足的问题,当用户数多、流量过大的时候,带宽就显得不足,应用回复就越来越慢,用户体验就越来越差。随着用户数越来越多,一成不变的带宽管理策略将会不适用,于是我们需要基于不同情况的定制化带宽使用策略。
低效TCP协议
TCP/IP协议本身是为局域网环境定制的,当用在广域网中的时候,便会引发一些问题。比如TCP协议基于连接的低效设计要求大量服务器与客户端的通讯,TCP的低效设计还会造成非常多的无用消息,同时一旦有丢包又会花费相当多的时间来重传。因为局域网带宽大速度快,所以这些都不会成为问题。但在广域网这样一个带宽相对窄,可靠性也相对不足的环境下,这些问题都会对运行在链路上的各种应用造成致命的打击。而最终结果就是通过广域网连接的用户感受到访问体验很差。
链路管理
因为缺少可视化的链路性能、可用性监控,管理员无法根据链路使用发问来规划和部署QoS。于是,便难以对流量进行有目的的疏导,这样的结果是一条链路可能已经饱合,但另一条却很空;或者目的为电信地址的数据从联通的链路上发送,产生很大延时。
IPv6 部署
全球IPv6部署已经普遍开展,而且很多运营商也都承诺提供IPv6服务。公司在部署数据中心结构的时候也都需要考虑解决方案对IPv6的支持能力。
业界其它解决方案
运营商可用性故障可能会让企业损失几百上千万。但是,部署一套经济高效的解决方案也确实是一个挑战。业界常用的解决方式包括:
同一运营商的两条链路
这种方式比较经济,但不并非常有效。因为该运营商内部如果发生故障可以导致两条链路都不可用。
不同运营商的两条链种
一般来说,用户可以选择不同运营商的两条链路,并通过BGP方式来进行动态路由。尽管BGP可以在链路出现故障时提供一种动态的路由选择,但其复杂的路由协议并不适用于我们讨论的多链路和智能路径选择环境。BGP的运维成本很大,因为它需要向ISP申请专门的自治域号,同时一旦发生故障还需要运营商来来协助进行排障和链路恢复。而且,BGP传播和路由收敛速度较慢,这会导致长时间多次的切换,与业务高可用性要求相背。
F5 解决方案
在F5的产品线中,有两个产品专门负责解决此类问题,一是GTM (Global Traffic Manager),一是LC (Link Controller)。这两个产品都可以用加载license的方向激活,运于TMOS内核上,可以提供一种全面的方案来解决用户会遇到的广域网链路问题,包括性能、安全、高可用性和管理。GTM或LC,都可以为用户提供灵活的方案来满足用户提出的各种提升带宽和加强运营商高可用性的要求。从而,给最终用户提供好的应用访问体验。
从用户需示分类来讲,主要有两大类的应用需求,一是从数据中心访问互联网的出向流量,一是从互联网访问数据中心内服务的入向流量。对于入向流量,F5推荐的方向是通过DNS解析来根据不同的运营商用户提供不同的链路服务,LC可以提供A记录解析功能;GTM可以提供全部DNS的功能,同时还兼顾DNS安全方向的考虑。对于出向流量,可以根据链路状况,静态列表或动态检测方式智能选路。
简单明了的链路高可用性
按照F5推荐的部署方式,让用户不再需要运营商分配独立自治域、提供BGP协助。基于DNS智能解析的方式可以杜绝一切多链路结构可能产生的问题,如高延时、流量难以控制等。使用GTM或LC,用户可以得到有保证的高可用性而同时不必担心高延时或路由混乱的所产生的问题。
全面提升链路性能

F5 LC可以提供全方位的、基于不链路的优化服务来解决链路性能的问题。因为提升了链路的利用率,用户自然可以省去很多原本要花在链路上的投资,同时更能提升链路性能、降低对新增带宽的需求。


应用分类,按优先级高低处理
用户可以方便的给各类应用分类并且设定合适的级别,这样高级别重要应用的宽带需求(如VoIP)会受先被满足,之后才会处理低级别的应用需求。

在下面这个例子中,在线系统有两条互联网链路,主要应用是门户网站和电子邮箱。当双线都正常运行时,一切正常。而当主线出现问题,备份链路启用时,我们发现门户网站的流量占用了绝大部分可用带宽,而让电子邮件应用无法正常工作。因为业务中60%的内容都需要通过邮箱来完成,这种状况对业务造成了非常大的影响!


而通过LC的应用分级功能,可以对主机启用和备份启时两种不同情况定义不同的链路使用策略。从而保证在备线启用的状态下,仍有预留带宽可以给电子邮件业务使用。


通过压缩减小广域网消耗
F5产品中含一个可选模块来提供web应用流量压缩功能,通过减少在广域网上传输的数据流量来节约带宽购置费用。F5提供一套非常灵活且易调节的压缩引擎,可能根据文件类型、数据类别以及网络状况(如RR时间)来选择不同压缩模式。HTTP流量压缩可以帮忙用户减少每月在带宽上的支出并且加快最终用户访问速度,可谓一举两得。
广域网上的TCP优化
TCP协议的设计会产生很多无用信息,而不必要的消耗过多广域网带宽。F5所有产品都运行于TMOS(Traffic Management OS)上,这是一个被独特设计专门用来处理网络流量的操作系统。其中含有被高度优化过的TCP/IP协议栈,较原来的协议很大程度上提高了运行效率。这些优化的TCP功能例如: 快速重传和恢复、适应性拥塞窗口、选择性确认、拥塞通知等,主旨都在于加速传输和减少延时。
通过Quova地址库实现基于地址的流量分配
F5产品可以与Quova IP地址库协同工作,而实现基于地址的流量分配。Quova 技术可按照各种级别将IP地址和相关数据映射到地理位置。环境位置信息可以解决多种安全问题,例如根据位置设置下载和访问限制。QuovaIP地理定位数据的引入,使 F5的用户可以在网络外围解决各种企业网络问题,而不必深入到Web应用层。同时,本地化功能,例如设置网页的默认语言和为特定领域定制内容,也将依赖 Quova 数据。
简便的多链路控制
F5解决方案提供一种强大又简单的方式来管理和控制多个运营商的多条链路。可以提供链路使用情况的实时情况和历史图表,并且通过各种组合的健康检查方式来判断链路可用性:
基于拓扑的最佳链路路由
通过拓扑数据库和IANA表,GTM或LC可以根据用户物理位置来判断最佳链路,最终用户选择一条性能最好的链路来传输数据。
基于iRules脚本的可编程控制
管理员可以编写iRules 脚本,根据数据包源/目的ip地址,协议等信息来指定其所选链路。从而实现对流量的精准调控。
支持下一代IPv6网络
通过GTM或LC的IPv6网关功能,用户可以在内部使用IPv6网络的服务器,而为外部用户继续提供IPv4服务,或者在两种协议间随意转换,而不会对网络造成任何额外负担。
F5 方案优势
F5 GTM和LC两套产品具备了链路优化功能和高可用性服务,可以为用户的多链路数据中心提供最大限度的高可用性、高性能和高可控性。在TMOS上结合LTM共同使用,将会对现有网络带来极大的提升,包括:
基于业务应用的可靠的广域网连接
具备压缩和分级功能的高效广域网
通过优化的TCP/IP协议栈提高链路性能
通过最优选路实现的高速数据传输和QoS
提高带宽利用率从而提高用户投资回报率
减少因部署BGP而可能带来的大量投资
总结
F5是AND市场的领军公司,其解决方案可以为用户提供安全、快速和高可用性,帮忙企业从投资中获得回报。
相信,F5的多链路解决方案一定能为更多用户,在广域网高可用性、带宽利用率以及最终客户体验的改善方面提供帮助