一種集群切換時保持tcp會話的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明一種集群切換時保持TCP會話的系統(tǒng)，是由客戶端、互聯(lián)網(wǎng)、路由器、負載均衡設(shè)備集群及真實服務(wù)器順序連接構(gòu)成，所述的負載均衡設(shè)備集群由負載均衡主設(shè)備和從設(shè)備構(gòu)成，其中主設(shè)備和從設(shè)備均由負載均衡應(yīng)用模塊、TCP會話備份和恢復(fù)模塊、TCP模塊、IP模塊和網(wǎng)卡相互連接構(gòu)成。在本發(fā)明中，在從設(shè)備中提前備份了主設(shè)備上所有的TCP會話，當(dāng)切換到從設(shè)備時，能根據(jù)從設(shè)備上備份的會話元數(shù)據(jù)，恢復(fù)出曾有的TCP會話，從而保證現(xiàn)有的TCP連接會話不受影響。
【專利說明】一種集群切換時保持TCP會話的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用交付控制領(lǐng)域，特別涉及一種負載均衡設(shè)備在集群切換時保持TCP會話的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，TCP傳輸協(xié)議的作用及特性是負責(zé)發(fā)現(xiàn)傳輸中的問題，一有問題就發(fā)出信號，要求重新傳輸，直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥康牡?；負載均衡的作用及特性是為客戶端提供虛擬服務(wù)，把客戶請求轉(zhuǎn)給其后的真實服務(wù)，負載均衡設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)與真實服務(wù)器之間扮演了承上啟下的作用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，為了保證網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)的可靠性，一般會采用集群對負載均衡設(shè)備進行冗余備份，當(dāng)一臺設(shè)備發(fā)生故障時，備份設(shè)備會相應(yīng)自動啟用，以此來提高服務(wù)的可靠性和可持續(xù)性，通常情況下，對于集群切換后收到的TCP會話請求，都可以進行正常的響應(yīng)。但是對于切換之前正在處理請求的TCP會話，大多會選擇丟棄作為解決方案。這樣會造成一部分用戶的TCP會話失敗。
[0004]對于負載均衡設(shè)備所提供的TCP服務(wù)的負載均衡，會在客戶端和虛擬服務(wù)以及負載均衡設(shè)備和后臺真實服務(wù)之間建立兩個TCP會話。受限于TCP的特性，當(dāng)因故障等發(fā)生集群切換時，這兩個TCP會話將不能使用，因為在切換到的新的設(shè)備里沒有這兩個會話及其狀態(tài)記錄，這樣會導(dǎo)致隸屬該會話后續(xù)的TCP報文被丟棄，也即是說現(xiàn)有技術(shù)的做法只保證集群切換后到來的TCP會話請求能正確處理?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點是顯而易見的，比如當(dāng)客戶端通過負載均衡主設(shè)備訪問后臺的TCP服務(wù)器時，在交互的過程中，主設(shè)備發(fā)生故障，切換到了備用設(shè)備，由于TCP協(xié)議的特殊性，只在客戶端和主設(shè)備之間，以及主設(shè)備和服務(wù)器之間保存有TCP會話，切換到備用設(shè)備后，由于客戶端和備用設(shè)備，以及備用設(shè)備和服務(wù)器之間沒有任何TCP連接會話，導(dǎo)致了后續(xù)的TCP報文無法傳達，只能丟棄處理，使得網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量下降。因此，在負載均衡設(shè)備發(fā)生集群切換時，如何保持TCP會話的連續(xù)性成為保證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量亟待解決的問題。
[0005]中國專利200810241694.2公開了一種支持TCP協(xié)議連接的備份方法及其設(shè)備，該方法是在IP層通過支持設(shè)備的主備板TCP協(xié)議連接的熱備份實現(xiàn)在主備板的倒換過程中保持TCP協(xié)議連接不斷連。該發(fā)明的問題是只解決了基于TCP的路由協(xié)議傳輸?shù)牟粩噙B，并未解決負載均衡設(shè)備集群切換時所有基于TCP協(xié)議之上的應(yīng)用協(xié)議的數(shù)據(jù)流不斷連，仍無法克服因集群切換而造成的通信質(zhì)量下降問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服已有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種負載均衡設(shè)備在集群切換過程中，保證所有基于TCP協(xié)議的數(shù)據(jù)流不受影響，切換過程對于客戶端是透明發(fā)生的，使得客戶端感覺不到集群切換的發(fā)生。
[0007]本發(fā)明一種集群切換時保持TCP會話的系統(tǒng)，是由客戶端、互聯(lián)網(wǎng)、路由器、負載均衡設(shè)備集群及真實服務(wù)器順序連接構(gòu)成，所述的負載均衡設(shè)備集群由負載均衡主設(shè)備和從設(shè)備構(gòu)成，其中主設(shè)備和從設(shè)備均由負載均衡應(yīng)用模塊、TCP會話備份和恢復(fù)模塊、TCP模塊、IP模塊和網(wǎng)卡相互連接構(gòu)成。
[0008]本發(fā)明一種集群切換時保持TCP會話的方法，包括以下步驟和分步驟:
[0009]步驟一，對系統(tǒng)內(nèi)的每一臺負載均衡設(shè)備配置TCP的虛擬服務(wù)，所述的配置TCP的虛擬服務(wù)包括以下分步驟:
[0010]分步驟一，客戶端通過訪問所述的虛擬服務(wù)來間接地訪問其后的真實服務(wù)器，配置所述的虛擬服務(wù)類型為TCP類型；
[0011]分步驟二，配置所述的真實服務(wù)類型為TCP，客戶端先訪問提供虛擬服務(wù)的負載均衡設(shè)備，然后負載均衡設(shè)備均衡地把客戶端請求分配到不同的真實服務(wù)器上去；
[0012]分步驟三，配置一個真實服務(wù)組，組是所述的真實服務(wù)的集合；
[0013]分步驟四，把所述的真實服務(wù)加入到上述建立的真實服務(wù)組內(nèi)；
[0014]分步驟五，使用負載均衡策略關(guān)聯(lián)上述虛擬服務(wù)和虛擬服務(wù)組，虛擬服務(wù)根據(jù)不同的策略把客戶端請求分配給不同的真實服務(wù)組。
[0015]步驟二，負載均衡設(shè)備集群配置，包括以下分步驟:
[0016]分步驟一，配置集群所在的每個接口以及ID，集群備份上述虛擬服務(wù)及其虛擬服務(wù)組的IP ；
[0017]分步驟二，配置該集群的搶占方式和優(yōu)先級，優(yōu)先級高的負載均衡設(shè)備為主設(shè)備，其它是從設(shè)備；
[0018]分步驟三，為從設(shè)備增加與上述主設(shè)備同樣的配置；
[0019]分步驟四，在主設(shè)備TCP模塊中增加TCP會話備份和恢復(fù)配置；
[0020]分步驟五，在從設(shè)備TCP模塊中對應(yīng)地增加TCP會話備份和恢復(fù)配置。
[0021]對于TCP協(xié)議本身來說，它是一個有狀態(tài)的協(xié)議，在集群切換到另外一臺設(shè)備的時候，其原來的TCP會話狀態(tài)就會丟失。本發(fā)明就是提供一種方案，當(dāng)集群中設(shè)備發(fā)生切換時，原來的TCP會話在新切換到的從設(shè)備中仍能夠繼續(xù)使用。因為在本發(fā)明提到的技術(shù)方案中，在從設(shè)備中提前備份了主設(shè)備上所有的TCP會話，當(dāng)切換到從設(shè)備時，能根據(jù)從設(shè)備上備份的會話元數(shù)據(jù)，恢復(fù)出曾有的TCP會話，從而保證現(xiàn)有的TCP連接會話不受影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明方法的一種實施例示意圖。

【具體實施方式】
[0024]在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改,也是本申請各權(quán)利要求所要求保護的技術(shù)方案。
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步地詳細描述。
[0026]如圖1，在集群的負載均衡環(huán)境中，通常是兩臺負載均衡設(shè)備作為一個集群。集群的負載均衡設(shè)備搭建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以由客戶端10、互聯(lián)網(wǎng)20、路由器30、負載均衡設(shè)備集群40及真實服務(wù)器50順序連接構(gòu)成。其中負載均衡設(shè)備集群40可以由負載均衡器41和負載均衡器42組成一個集群，為系統(tǒng)提供虛擬服務(wù)。系統(tǒng)在運行時，一臺是主設(shè)備，例如負載均衡41，一臺是從設(shè)備，例如，負載均衡42。
[0027]如圖2所示，所述的主從設(shè)備可以由負載均衡應(yīng)用模塊411、TCP會話備份和恢復(fù)模塊412、TCP模塊413、IP模塊414和網(wǎng)卡415相互連接構(gòu)成；其中主設(shè)備和從設(shè)備在TCP模塊中對應(yīng)的增加TCP會話備份和恢復(fù)配置。主設(shè)備上每建立一個TCP會話，都會同步在從設(shè)備上建立一個TCP會話備份。這樣，當(dāng)主設(shè)備故障，從設(shè)備切換成主設(shè)備，并接管了所有的IP地址。切換后，上述的TCP會話報文發(fā)來時，會發(fā)給從設(shè)備，從設(shè)備根據(jù)TCP報文中的協(xié)議、IP地址和端口號去TCP會話模塊找會話對象，此時，從設(shè)備和主設(shè)備剛剛發(fā)生切換，原來的TCP會話信息只保留在主設(shè)備上，從設(shè)備找不到切換時的會話對象，在從設(shè)備上找會話對象連接未果的情況下，將從TCP會話備份模塊中恢復(fù)一個會話，這個新恢復(fù)出來的會話元數(shù)據(jù)和在主設(shè)備上的會話對象狀態(tài)是一樣的，所以就可以繼續(xù)提供服務(wù)了。通俗地說，在一個集群環(huán)境中，我們在從設(shè)備上對主設(shè)備的所有TCP會話做了一個備份，當(dāng)主設(shè)備不可用切換到從設(shè)備時，可以依賴在從設(shè)備上的TCP會話元數(shù)據(jù)恢復(fù)出完整的TCP會話，從而繼續(xù)為客戶端提供服務(wù)。
[0028]現(xiàn)舉一實例，在某大型集團負載均衡設(shè)備集群采購項目中，提出網(wǎng)絡(luò)環(huán)境配置要求有三個提供TCP服務(wù)的服務(wù)器，IP分別是10.3.0.20，10.3.0.21和10.3.0.22，使用兩臺Array APV8600負載均衡設(shè)備實現(xiàn)兩個需求:
[0029]需求一，實現(xiàn)到這個三個TCP服務(wù)器的請求負載均衡；
[0030]需求二，集群切換時，客戶端連接失敗率為零。.
[0031]上述某大型集團負載均衡設(shè)備集群的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以按照圖1所示的結(jié)構(gòu)搭建，其中提供虛擬服務(wù)的設(shè)備可以由兩臺Array APV8600負載均衡設(shè)備組成一個集群，該集群的IP地址可以是220.57.54.88，兩臺負載均衡設(shè)備接口的IP分別為10.3.0.250，10.3.0.251 ;真實服務(wù)器可以由其后的三個真實服務(wù)器51、52、53構(gòu)成，真實服務(wù)器對應(yīng)的的IP地址分別是10.3.0.20、10.3.0.21和10.3.0.22。針對客戶端需求，實現(xiàn)到這個三個TCP服務(wù)器的請求負載均衡以及在集群切換時保持TCP會話的具體方法步驟如下:
[0032]步驟一，對上述兩臺負載均衡設(shè)備配置TCP的虛擬服務(wù)，因為依賴集群環(huán)境，以Array操作系統(tǒng)命令為例,分別在兩臺ArrayAV8600負載均衡設(shè)備上做如下配置:
[0033]分步驟一，客戶端通過訪問虛擬服務(wù)來間接地訪問其后的真實服務(wù)，配置該虛擬服務(wù)類型為TCP類型。即定義一個虛擬服務(wù)，客戶端通過訪問虛擬服務(wù)來間接的訪問其后的真實服務(wù)；定義該虛擬服務(wù)類型為TCP類型，IP地址是220.57.54.88，端口是5180。以下Arrayl表示負載均衡設(shè)備41, Array2表示負載均衡設(shè)備42,分步驟一對應(yīng)的程序表述為::
[0034]Arrayl (config)sib virtual tcp tcpvs220.57.54.885180
[0035]Array2 (config)sib virtual tcp tcpvs220.57.54.885180
[0036]分步驟二，配置所述的真實服務(wù)類型為TCP，客戶端先訪問提供虛擬服務(wù)的負載均衡設(shè)備，然后負載均衡設(shè)備均衡地把客戶端請求分配到不同的真實服務(wù)器上去。即定義三個真實服務(wù)，類型都為TCP, IP分別為10.3.0.20，10.3.0.21和10.3.0.22，端口均為5180?？蛻舳讼仍L問虛擬服務(wù)設(shè)備，然后負載均衡設(shè)備均衡地把客戶端請求分配到不同的真實服務(wù)器上去，分步驟二對應(yīng)的程序表述為:
[0037]Arrayl (config) sib real tcp tcprll0.3.0.205180
[0038]Arrayl (config) sib real tcp tcpr210.3.0.215180
[0039]Arrayl (config) sib real tcp tcpr310.3.0.225180
[0040]Array2 (config) sib real tcp tcprll0.3.0.205180
[0041]Array2 (config) sib real tcp tcpr210.3.0.215180
[0042]Array2 (config) sib real tcp tcpr310.3.0.225180
[0043]分步驟三，配置一個真實服務(wù)組，組是真實服務(wù)的集合。一般來講到一個組的服務(wù)請求會均勻的分配到該組內(nèi)的所有真實服務(wù)上去。方法是rr (round robin輪叫調(diào)度)，新來的TCP連接會輪流命中tcprl，tcprf和tcprf。同時配置一個IP池，用IP池里的IP去連接后臺的真實服務(wù)，以免出現(xiàn)端口不夠用的情況，同時也是TCP會話保持的必要條件，分步驟三對應(yīng)的程序表述為:
[0044]Arrayl (config)sib group method tcpglrr
[0045]Arrayl (config) ip pool poolll0.3.0.10010.3.0.102
[0046]Arrayl (config)sib proxyip tcpglpooll
[0047]Array2 (config)sib group method tcpglrr
[0048]Array2 (config) ip pool poolll0.3.0.10010.3.0.102
[0049]Array2 (config)sib proxyip tcpglpooll
[0050]分步驟四，把真實服務(wù)加入到上述建立的真實服務(wù)組內(nèi)，因為負載均衡算法是把分發(fā)到一個組內(nèi)的請求均衡地分配到該組內(nèi)的所有真實服務(wù)，這時該組內(nèi)有三個真實服務(wù)，分步驟四對應(yīng)的程序表述為:
[0051]Arrayl (config)sib group member tcpgltcprl
[0052]Arrayl (config)sib group member tcpgltcpr2
[0053]Arrayl (config)sib group member tcpgltcpr3
[0054]Array2 (config)sib group member tcpgltcprl
[0055]Array2 (config)sib group member tcpgltcpr2
[0056]Array2 (config)sib group member tcpgltcpr3
[0057]分步驟五，使用負載均衡策略關(guān)聯(lián)上述虛擬服務(wù)和虛擬服務(wù)組，本實施例ArrayAV8600負載均衡設(shè)備提供了很多負載均衡的策略，虛擬服務(wù)根據(jù)不同的策略把客戶端請求分配給不同的服務(wù)組，這里為了簡單可以只使用default策略，這樣所有的請求都會命中tcpgl組，分步驟五對應(yīng)的程序表述如下:
[0058]Arrayl(config)sib policy default tcpvs tcpgl
[0059]Array2 (config)sib policy default tcpvs tcpgl
[0060]上述負載均衡的部分對系統(tǒng)內(nèi)的每一臺負載均衡設(shè)備配置TCP的虛擬服務(wù)配置完成后，以下步驟二將配置集群部分。
[0061]步驟二，負載均衡設(shè)備集群配置，包括以下分步驟:
[0062]分步驟一，配置集群所在的每個接口以及ID，集群備份上述虛擬服務(wù)及其虛擬服務(wù)組的IP。即定義為哪些虛擬IP做集群備份。我們需要把虛擬服務(wù)的IP，已經(jīng)用于連接后臺真實服務(wù)的IP都做集群備份。分步驟一的程序式表達如下:
[0063]Arrayl (config)cluster virtual ifname〃portl〃100
[0064]Arrayl (config) cluster virtual vip “portl ” 100220.57.54.88
[0065]Arrayl (config) cluster virtual vip “portl，，10010.3.0.100
[0066]Arrayl (config) cluster virtual vip “portl，，10010.3.0.101
[0067]Arrayl (config) cluster virtual vip “portl ” 10010.3.0.102
[0068]分步驟二，配置該集群的搶占方式和優(yōu)先級，優(yōu)先級高的負載均衡設(shè)備為主設(shè)備，其它是從設(shè)備。即定義該集群的搶占方式和優(yōu)先級。誰的優(yōu)先級高，誰就是主設(shè)備，其它是從設(shè)備。分步驟二的程序表達式如下:
[0069]Arrayl (config)cluster virtual preempt〃portl〃1001
[0070]Arrayl (config)cluster virtual pr1rity〃portl〃100200Primary
[0071]分步驟三，為從設(shè)備增加與上述主設(shè)備同樣的配置。分步驟三的程序表達式如下:
[0072]Array2 (config)cluster virtual ifname"portl"100
[0073]Array2 (config) cluster virtual vip “portl ” 100220.57.54.88
[0074]Array2 (config) cluster virtual vip “portl ” 10010.3.0.100
[0075]Array2 (config) cluster virtual vip “portl’’10010.3.0.101
[0076]Array2 (config) cluster virtual vip “portl’’10010.3.0.102
[0077]Array2 (config)cluster virtual preempt〃portl〃1001
[0078]Array2 (config)cluster virtual pr1rity^portI^10010Primary
[0079]分步驟四，在主設(shè)備TCP會話模塊中對應(yīng)地增加TCP會話元數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)配置。ha ssf (high available高可用性)是TCP會話命令前綴，on表示開啟TCP會話備份和恢復(fù)，peer (備份的對端)是指從哪臺設(shè)備備份連接。分步驟四的程序表達式如下:
[0080]Arrayl (config) ha ssf on
[0081]Arrayl (config) ha ssf on tcpvs
[0082]Arrayl (config) ha ssf peerl0.3.0.251
[0083]分步驟五，對應(yīng)地，在從設(shè)備TCP會話模塊中增加TCP會話元數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)配置。分步驟五的程序表達式如下:
[0084]Array2 (config) ha ssf on
[0085]Array2 (config) ha ssf on tcpvs
[0086]Array2 (config) ha ssf peerl0.3.0.250
[0087]至此，就完成了客戶端的上述兩需求。
[0088]需要說明的是，本發(fā)明各設(shè)備實施方式中提到的各單元都是邏輯單元，在物理上，一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可以是一個物理單元的一部分，還可以以多個物理單元的組合實現(xiàn)，這些邏輯單元本身的物理實現(xiàn)方式并不是最重要的，這些邏輯單元所實現(xiàn)的功能的組合才是解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題的關(guān)鍵。此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本發(fā)明沒有引入上述各設(shè)備實施方式以及與解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題關(guān)系不太密切的單元，但這并不表明不存在上述設(shè)備實施方式以及其它有關(guān)實施單元。
[0089]雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式，已經(jīng)對本發(fā)明進行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種集群切換時保持扣？會話的系統(tǒng)，是由客戶端、互聯(lián)網(wǎng)、路由器、負載均衡設(shè)備集群及真實服務(wù)器順序連接構(gòu)成，所述的負載均衡設(shè)備集群由負載均衡主設(shè)備和從設(shè)備構(gòu)成，其特征是主設(shè)備和從設(shè)備均由負載均衡應(yīng)用模塊、10？會話備份和恢復(fù)模塊、10？模塊、I？模塊和網(wǎng)卡相互連接構(gòu)成。
2.一種集群切換時保持扣？會話的方法，其特征是包括以下步驟: 步驟一，對系統(tǒng)內(nèi)的每一臺負載均衡設(shè)備配置扣？的虛擬服務(wù)，所述的配置扣？的虛擬服務(wù)包括以下分步驟: 分步驟一，客戶端通過訪問所述的虛擬服務(wù)來間接地訪問其后的真實服務(wù)器，配置所述的虛擬服務(wù)類型為扣？類型； 分步驟二，配置所述的真實服務(wù)類型為扣?，客戶端先訪問提供虛擬服務(wù)的負載均衡設(shè)備，然后負載均衡設(shè)備均衡地把客戶端請求分配到不同的真實服務(wù)器上去； 分步驟三，配置一個真實服務(wù)組，組是所述的真實服務(wù)的集合； 分步驟四，把所述的真實服務(wù)加入到上述建立的真實服務(wù)組內(nèi)； 分步驟五，使用負載均衡策略關(guān)聯(lián)上述虛擬服務(wù)和虛擬服務(wù)組，虛擬服務(wù)根據(jù)不同的策略把客戶端請求分配給不同的真實服務(wù)組。 步驟二，負載均衡設(shè)備集群配置，包括以下分步驟: 分步驟一，配置集群所在的每個接口以及10，集群備份上述虛擬服務(wù)及其虛擬服務(wù)組的I？； 分步驟二，配置該集群的搶占方式和優(yōu)先級，優(yōu)先級高的負載均衡設(shè)備為主設(shè)備，其它是從設(shè)備； 分步驟三，為從設(shè)備增加與上述主設(shè)備同樣的配置； 分步驟四，在主設(shè)備扣？模塊中增加扣？會話備份和恢復(fù)配置； 分步驟五，在從設(shè)備扣？模塊中對應(yīng)地增加扣？會話備份和恢復(fù)配置。
【文檔編號】H04L29/06GK104468151SQ201310418949
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】周清志, 程飛 申請人:華耀(中國)科技有限公司