一种基于ddns技术的lvs-nat性能优化方法

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 一种基于 DDNS 技术的 LVS/NAT 性 能优化方法 摘要：针对 LVS 集群中 VS/NAT 负载均衡技术的 NAT 服务器可扩展性 差的问题，提出一种基于 DDNS 技术的 性能优化方法，对 VS/NAT 系统进行重 新架构，通过定时收集 NAT 服务器的 负载数据，量化系统的负载率，以保证 NAT 服务器池中负载率最低的服务器 优先提供相应服务。最后利用 WebBench 测试工具对传统 LVS/NAT 系统和使用 DDNS 优化的系统性能进行 测试并对测试结果进行了对比和分析， 结果表明本方法使系统具有更好的健壮 性和均衡性，更好地实现了负载均衡。 中国论文网 /8/view-12899515.htm -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 关键词：LVS；动态域名解析服 务；负载均衡 中图分类号：TP391 文献标识码： A 文章编号： 1009-3044（2016）36- 0220-03 A Method of Optimizing LVS / NAT Performance Based on DDNS Technology DENG Rong （Nantong College of Science and Technology， Nantong 226007， China） Abstract： Aiming at the problem of poor scalability of NAT server based on VS / NAT load balancing technology in LVS cluster， this paper proposes a performance optimization method based on DDNS technology. It reconstructs the VS / NAT system， collects the NAT server load data， Of the load rate to ensure that the NAT server pool load the lowest priority server to provide the -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 appropriate services. At last， the performance of traditional LVS / NAT system and DDNS optimized system is tested by WebBench test tool， and the results are compared and analyzed. The results show that the method has better robustness and balance， and better achieve load balancing. Key words： LVS； DDNS； Load balancing Linux Virtual Server （LVS） 橥络服务提供负载平衡的功能，利用 集群技术建立一个具有高性能及可用性 高的虚拟服务系统。LVS 集群中实现负 载均衡的技术主要有三种，分别为： VS/NAT、VS/TUN 和 VS/DR。其中在 VS/NAT 模式下，集群中的物理服务器 可以使用任何支持 TCP/IP 的操作系统， 物理服务器可以分配 Internet 的保留私 有 IP 地址，只有 NAT 服务器需要一个 合法的公有 IP 地址。但这种模式的缺 点是扩展性有限，当服务器节点数据增 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 长过多时，由于所有的请求包和应答包 都需要经过 NAT 服务器进行处理， NAT 服务器将成为整个系统的瓶颈。 因此本文提出一种基于 DDNS 技术的优 化该模式下集群系统性能的方法，根据 NAT 服务器的实际负载情况，动态在 NAT 服务器池中选取负载较轻的 NAT 服务器，优先响应客户端的大量 Web 访问请求，并将查询流量平均分配到物 理 Web 服务器上。 1 系统设计 1.1 系统架构和技术原理 为了解决 VS/NAT 可扩展性缺乏 的缺点，本文采用 DDNS 技术将整个 VS/NAT 系统进行重新架构和调整，如 图 1 所示。DDNS 是域名系统（DNS） 中的一种自动更新名称服务器内容的技 术。根据互联网的域名系统规则，域名 必须与固定的 IP 地址进行绑定。但动 态 DNS 系统为动态网域提供一个固定 的名称服务器，通过即时更新使外界用 户能够访问动态用户的 Web 站点。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 DDNS 服务器上同时安装负载率计算模 块、负载信息收集模块和请求转发模块。 服务器通过收集模块定时收集 NAT 服 务器的负载数据，通过相应算法计算确 定服务器的负载率，保证让 NAT 服务 器池中负载率最低的服务器优先提供相 应服务，从而提高了整个系统的性能和 效率。在 DDNS 服务器收集 NAT 服务 器的负载信息时，同时将无法取得负载 信息的 NAT 服务器视为发生故障，并 在 DDNS 服务器上将故障的 NAT 服务 器的 IP 地址从域名解析的配置文件中 删除。 1.2 系统负载情况量化 本方法中负载均衡模块收集的参 数及负载率的计算方法如下： Xi=Xcpui+Xmemi+Xdiski+Xbandwidthi Xi表示一台 NAT 服务器的最大 可用资源值，Xcpui表示 NAT 服务器 的 CPU 频率，Xmemi 表示 NAT 服务 器的内存大小，Xdiski表示 NAT 服务 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 器的磁盘 I/O 速率，Xbandwidthi表示 NAT 服务器所在网络的带宽大小。 Yi=Ycpui+Ymemi+Ydiski+Ybandwidthi Yi表示一台 NAT 服务器在一个 单位时间内对资源的占用值。Ycpui表 示 NAT 服务器的 CPU 的使用率， Ymemi表示 NAT 服务器的内存使用率， Ydiski表示 NAT 服务器的磁盘 I/O 读 取速率，Ybandwidthi表示 NAT 服务 器所在网络的带宽占用率。 对 CPU、内存、网络、磁盘的权 重和使用 W 表示： W=w1+w2+w3+w4 ，其中 t1+t2+t3+t4=1； 通过对节点静 态资源的参数值加权求和计算一个 NAT 服务器节点的整体性能，用Mi表 示 Mi=XiTT Mi=Mcpui+Mmemi+Mdiski+Mbandwidt hi -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 对单位时间内的资源使用参数值 进行加权求和计算一个 NAT 服务器节 点的动态资源性能，用Ni表示 Ni=XiTT Mi=Mcpui+Mmemi+Mdiski+Mbandwidt hi 一台 NAT 服务器的整体负载率 可以通过Mi和Ni 参数计算获得，用 Zi表示： Zi=NiMi 2 系统实现 2.1 DDNS 的配置 本方法中 DDNS 服务器使用 CentOS 6.7 系统，限于篇幅，这里仅介 绍该服务的主要配置命令： 1） 生成 key 用于更新 dns 库 rootDNS #dnssec-keygen -a HMAC-MD5 -b 128 -n USER ntstddns /以 ntstddns 生成一个 md5 加密 的 128 位密码，生成两个文件。 rootDNS # ls -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 anaconda-ks.cfg install.log.syslog K ntstddns.+157+56925.private install.log K ntstddns .+157+56925.key rootDNS # cat K ntstddns.+157+56925.key ntstddns. IN KEY 0 3 157 oxRjfO3rB1b0pzY1WNpbNg= 2） 配置 DNS 服务器主配置文 件 rootDNS named# vi /etc/named.conf key ddnsuser algorithm hmac-md5； secret oxRjfO3rB1b0pzY1WNpbNg=； /指定 ntstddns 的 key ； zone “” IN type master； file “/var/named/zheng”； allow-update key ntstddns； ； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 /允 S 通过验证的 key 升级 dns 库 ； include “/etc/named.rfc1912.zones”； include “/etc/named.root.key”； 3） 配置正向解析文件 rootDNS # cp -p /var/named/named.loopback /var/named/zheng rootDNS #vi /var/named/zheng 文件内容为： 2.2 系统实现的流程 设一台 NAT 服务器能负载的物 理 Web 服务器数量为 N，当实际物理 Web 服务器数量为 n，实际物理 NAT 服务器数量为 m 时有如下规则： 1） 当 1nN 时， m=1； 2） 当 xNn2xN 时，m=m+x ； 其中 x 为整数，x（1，+） WEB 服务器设备集可定义为 WEB=WEB1，WEB2 ，WEBn； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 NAT 服务器设备集可定义为 NAT =NAT1， NAT2， ，NATm； 在图示的系统模型中，LVS/NAT 模式下 NAT 服务器集群中的每个服务 器节点在每间隔一个时间周期向 DDNS 服务器的负载均衡信息收集模块反馈当 前服务器的服务器性能参数，收集模块 接收到这些负载度信息后，利用这些参 数数据通过 1.2 节介绍的计算方法计算 出服务器的整体负载情况，DDNS 服务 器会将域名系统中对应的 NAT 服务器 的记录删除，然后根据实时的负载情况 通过请求转发模块动态将客户端访问的 域名重新解析到负载较轻的那台 NAT 服务器的 IP 地址上，使其在一个时间 周期内优先响应客户端的请求并根据相 应的负载均衡算法把客户端的请求平均 的分配给 Web 服务器集群中的一台 Web 服务器。 同时，DDNS 服务器会把无法获 得负载信息的 NAT 服务器 IP 地址在域 名记录中删除，有效地避免客户端访问 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 失效的 NAT 服务器造成服务的中断。 3 实验测试及结果分析 为了更好的验证本文方法对系统 性能的提升，使用 WebBench 软件对传 统架构和本文所用架构中 Web 服务器 做相同参数的压力测试，并根据测试数 据对比分析系统平均服务的需求数、平 均延迟时间和系统每秒平均字节数，测 试结果如图 3 所示： 系统平均服务请求数：将测试时 间周期中系统完成的客户端请求数除以 测试时间（单位为秒） 平均延迟时间包括客户端连接到 Web 服务器的时间和 Web 服务器把 Web 页面的内容通过网络发送到客户端 的时间。 通过上述实验结果可以看出，本 文的方法提升了 LVS/NAT 模式下