[发明专利]一种高性能网络负载均衡系统及其实现方法

说明书

本发明公开了一种高性能网络负载均衡系统及其实现方法，涉及网络通信技术领域。包括交换机、互联网客户端、负载均衡器和服务器集群，互联网客户端与交换机之间通过互联网相连接，负载均衡器和服务器集群与交换机之间均通过VLAN端口连接。该高性能网络负载均衡系统，通过将弹性IP与NAT功能、公有云常见的ELB以及Nginx反向代理的部分功能集成在一起，通过一个负载均衡器实现，提高了IT系统的集成度和处理效率，通过连接表处理方法，改变了Nginx需要实际建立和维护TCP连接的方法，仅依靠数据记录进行匹配，并省略了路由表、ARP表查询的过程，整体处理性能远高于同样硬件平台下的其他负载均衡器，具有独创性。

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体为一种高性能网络负载均衡系统及其实现方法。

背景技术

随着互联网数据处理量猛增、数据处理需求的增强，服务器的数量逐渐增多，为了满足高并发、高可用数据处理的需求，服务器一般需要按照集群部署，那么必然要求在服务器集群前端，部署网络负载均衡器，形成内部网络流量均衡分发。

在硬件IT系统中，一般使用F5设备作为独立负载均衡设备，在云平台上，一般使用Nginx反向代理服务器加上弹性IP组合作为服务器集群的负载均衡分发，这些现有的负载均衡方式，普遍存在处理性能不高，报文处理方式复杂，成本偏高等缺点。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高性能网络负载均衡系统及其实现方法，具备提高IT系统的集成度和处理效率等优点，解决了目前的负载均衡方式处理性能不高并且报文处理方式复杂的问题。

(二)技术方案

为实现上述提高IT系统的集成度和处理效率的目的，本发明提供如下技术方案：一种高性能网络负载均衡系统，包括交换机、互联网客户端、负载均衡器和服务器集群，所述互联网客户端与交换机之间通过互联网相连接，所述负载均衡器和服务器集群与交换机之间均通过VLAN端口连接。

进一步优化本技术方案，所述负载均衡器，采用基于MIPS架构的服务器，软件系统为嵌入式简单程序执行体，不包含完整操作系统，直接操作硬件寄存器。

进一步优化本技术方案，所述负载均衡器对接交换机的端口，划分为VLAN100和VLAN200，且从互联网客户端向服务器集群请求的数据报文是VLAN100，从服务器集群向互联网客户端返回的响应数据是VLAN200，交换机侧端口为trunk类型。

一种高性能网络负载均衡系统的实现方法，包括以下步骤：

S1、负载均衡器通过接收来自互联网客户端的上行数据报文，按照负载均衡算法转发给服务器集群中的其中一个服务器，并接收来自服务器端的下行数据报文，返回给互联网客户端；

S2、所有上行数据报文目的IP地址即EIP，目的端口即EPort，负载均衡器进行分发时，进行NAT转换，将目的IP和端口替换成分发算法选中的实际服务器的IP和端口；

S3、在接口组配置完对接服务器的接口，以及服务器集群配置完成具体服务器资源之后，ARP地址解析协议主动发送ARP广播请求报文，获取服务器集群的MAC地址，用于具体服务器的状态检查；

S4、负载均衡器在接收上行报文处理并分发之后，记录报文的上行IP5元组、上行VLAN、源MAC地址、上行接口MAC地址、服务器IP、服务器端口、下行VLAN、下行接口MAC地址和目的MAC地址；

S5、下行响应数据报文进入负载均衡器后，由下行VLAN判断为响应返回报文，进行连接表表项反向匹配，将报文的源IP、源端口替换为EIP和EPort，并将MAC地址替换为上行接口MAC和源MAC，VLAN替换为上行VLAN，快速转发给互联网客户端；