Глобальная балансировка нагрузки серверов (1187397)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Министерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего профессионального образования«Московский физико-технический институт(государственный университет)»Факультет радиотехники и кибернетикиКафедра теоретической и прикладной информатикиГлобальная балансировка нагрузки серверовВыпускная квалификационная работа(магистерская работа)Направление подготовки: Прикладные математика и физикаВыполнил:студент 113 группы ___________________ Павловский Андрей ВладимировичНаучный руководитель:к.ф.-м.н.,______________________________Москва 2017Кудрин Максим ЮрьевичСодержаниеВведение21.​​Global Server Load Balancing41.1 ​The Hardware-based Load Balancer1.2 ​Global Server Load Balancer1.3 ​The Application Delivery Controller1.4 ​Дополнительные возможности ADC2.

Существующие проблемы2.1 ​Развивающийся рынок2.2 ​Портируемость приложений2.3 ​Интеграция2.4 ​Архитектурная совместимость2.5 ​Безопасность и доступность3. ​Принципы балансировки GSLB3.1 ​Общие принципы реализации4.​​Алгоритм балансировки4.1​​Приоритет по свободным ресурсам4.2 ​Приоритет по наименьшим задержкам использования5677101011121314161​83​94​44​65.​​Реализация506.​​Результаты5​37. ​Перспективы5​4Источники5​51ВведениеМасштабируемость, высокая доступность и производительность имеютосновополагающеезначениедляуспехавразвертываниибольшогокоммерческого продукта.

Многие компании пытаются наращивать мощностипутем увеличения количества серверов и расширения инфраструктуры в одномместе, в то время как этот подход имеет некоторые сопутствующиеограничения. Централизованное представление веб сервисов представляетсобой единую точку отказа приложений.

При потере соединения с глобальнойсетью участок становится недоступным для пользователей и клиентов, чтоможет существенно повлиять на их бизнес. Качество предоставляемыхсервисом услуг очень чувствительно к нарушениям соединения с сетью внепосредственной близости от участка. Более того, пользователи могут иметьсущественные задержки в доступе по мере увеличения их географическогорасстояния от места дислокации предоставляемого сервиса,которые такжеусугубляются большим количеством обрабатываемых сервисом запросов в томчислеидругихпользователей,необходимыхдляпередачиданных.Централизованная архитектура построения сервисов также не являетсяподходящей для интернациональных компаний, предоставляющих свои услугипользователям в различных частях земного шара.Глобальная балансировка нагрузки серверов позволяет преодолевать этипроблемы методом перенаправления запросов через набор сторонних серверови точек доступа в зависимости от географического положения.

Пользователиавтоматически перенаправляются к ближайшему или наименее загруженномуучастку в момент запроса, сводя к минимуму вероятность длительных задержекили сбоев в обслуживании. Кроме того, исследования показали, что быстрый и2надежный доступ к контенту и приложениям имеет решающее значение дляонлайн-бизнеса и позволяет скорее добиться успеха компании в силу того, чтоконечные пользователи, как известно, нетерпеливы, и отказ ответить в течениесеми секунд может вынудить, по меньшей мере 30 процентов пользователей,отказаться от приложения или сервиса.В настоящее время существует достаточно большое количество GSLBрешений различных компаний, большинство из которых предоставляет свойфункционал по устранению проблемы балансировки и имеют свой набордостоинств и недостатков.

Целью данной работы является описание и создание“идеального” балансировщика методом обобщения существующих решений сдобавлением новых возможностей и устранением существующих недостатков.31. Global Server Load BalancingВ середине 90-х годов на веб-сайтах стали наблюдаться возросшиеобъемытрафика,отдельныесерверыдостигалипределовсвоихвычислительных способностей, чтобы справиться с возросшей нагрузкой. Длярасширения и увеличения количества приложений и внедрения новыхтехнологийтребовалисьдополнительныересурсы,чтобыконечнымпользователям казалось, что они обращаются к одному серверу.

Первымспособом решения этой проблемы масштабируемости было DNS (Domain NameSystem​)​, также называемое «циклическим DNS». Этот метод присваиваетгруппе уникальных внутренних IP-адресов серверам, расположенным забрандмауэром, одно имя DNS. Когда пользователь запрашивает разрешениеимени веб-сайта, DNS будет отвечать с несколькими адресами в порядке,например 10.1.0.10, 10.1.0.11 и 10.1.0.12. Следующий запрос, сделанный в DNS,будет содержать одни и те же адреса, однако они будут повернуты так, чтобывторой сервер был первым (10.1.0.11, 10.1.0.12 и 10.1.0.10).

DNS будетпродолжать перестраиваться через серверы для каждого последовательногоответа.Round-Robin DNS было простым решением, которое решило проблемумасштабируемости, предложив почти неограниченное количество серверов длядобавления в DNS. Однако без возможности узнать статус сервера напринимающей стороне запроса пользователи могут быть перенаправлены насервер, который в данный момент может быть выключен или перегружен.Вскоре стали доступны многие программные подходы к балансировке нагрузкидля решения проблемы доступности сервера, как правило, в составеоперационной системы или прикладного программного обеспечения.Этисистемы создавали серверные кластеры, которые постоянно контактировалидруг с другом и обменивались информацией о состоянии сервера, соединениях4и других данных для обеспечения форм проверки работоспособности сервера.Запросы на подключение будут переданы первому доступному серверу, чтобызатем быть направлены к наиболее доступному, либо основному, либоальтернативному серверу в кластере.

Данный подход хорошо проявил себя приработе с небольшими приложениями с менее чем 10 серверами. Большиеприложения видели резкое снижение производительности с каждым новымдобавленным сервером из-за постоянной потребности в поддерживанииконтакта друг с другом.

Эта ограниченная емкость в сочетании спроприетарнымпрограммнымобеспечениемпривела к необходимостииспользования нового решения, которое могло бы надежно масштабировать иподдерживать большие приложения или множество приложений.1.1 The Hardware-based Load BalancerНачиная с конца 1990-х годов, производители представили первыеаппаратные средства балансировки нагрузки, именуемые Hardware-based LoadBalancer. Отделяя распределение нагрузки от самих приложений, устройствамогут полагаться на использование методов сетевого уровня, таких кактрансляция сетевых адресов (Network Address Translation) для маршрутизациивходящего и исходящего трафика на серверы.

Другим ключевым компонентом,который был представлен, была проверка работоспособности сервера. Череззаданные промежутки времени балансировщик нагрузки проверял состояниесервера, чтобы определить, был ли он доступен и какова была его загрузка.Если сервер не работает, трафик будет направляться на альтернативныеоперационные серверы. Перенаправление трафика происходит до до тех пор,пока загрузка на базовый сервер не станет ниже установленных пороговсвободных мощностей, необходимых для обеспечения дальнейшей работы.

Вэтом случае приложения могут масштабироваться и пользователи будут иметь5надежные соединения. Единственным ограничивающим фактором быласпособность самого оборудования. В большинстве случаев организации,которые мигрировали с использованием балансировки нагрузки на основе DNSилипрограммногообеспечения,увеличиливсреднемна25%производительность сервера, уменьшив необходимость добавления новыхресурсов для увеличения мощностей.1.2 Global Server Load BalancerGlobal Server Load Balancer представляет собой набор технологий,используемыхдляразвитиябизнесаиустранениянеисправностей,возникающих в результате работы сервисов или приложений. В зависимости отприроды развернутой инфраструктуры преследуются различные цели, такиекак:● Высокая доступность и отказоустойчивость: обеспечение альтернативнорасположенного средства доступа к ресурсам в случае неполадок.● Распределение нагрузки: распределение запросов между множествомсерверов с целью ускорить выполнение той или иной задачи.● Производительность: выбор локации в зависимости от географическогорасположения пользователя и близости сети или по принципунаименьшей загруженности с целью снижения задержек при доступе кресурсу.Для обеспечения выполнения поставленных задач, GSLB полагается натакие технологии как DNS redirection, HTTP redirection, Route Health Injection(RHI) и другие.

Обычно GSLB настраивается в режим активного центраобработки данных или как резервный. В первом случае GSLB напрямуюобрабатывает клиентские запросы и балансирует нагрузку между центрами6обработки данных на данном участке. Во втором случае данный GSLB “спит”до возникновения необходимости в его работе и начинает работать какактивный центр, если общая производительность сервиса вырастет при егоучастии. Функциональность GSLB и балансировку нагрузки обеспечиваютконтроллеры доставки приложений (ADC).1.3 The Application Delivery ControllerКонтроллер доставки приложений - это устройство, которое обычноразмещается в центре обработки данных между брандмауэром одним илинесколькими серверами приложений в области, известной как DemilitarizedZone.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов ВКР