各顯神通 服務器加速技術一覽

獲取信息的速度快慢已經成為制約互聯網發展的重要因素。如何在現有的網絡資源下提高用戶獲取信息的速度，已成為困擾眾多數據中心、ISP和企業的一大難題。以負載均衡器為代表的互聯網加速產品應運而生。它們將成為未來互聯網上不可或缺的一部分。

為了不再看到“Server Too Busy”

上網過程中用戶最不滿意的是什么？來自CNNIC的最新調查報告表明，用戶認為上網過程中最不能令人滿意的地方是速度太慢。

電子商務逐步走入眾多傳統企業時遇到的最大阻力是什么？網絡平臺的性能和服務水平仍不可靠顯然是重要的因素之一。

由于用戶急劇增長，獲取信息的速度快慢已經成為制約互聯網發展的重要因素。尤其隨著電子商務的迅速發展，企業的信息中心已經從側重計算與數據處理的計算中心和側重網絡與數據通訊的網絡中心發展成為一個將計算中心與網絡中心功能平衡優化的集成一體的數據中心。作為企業電子商務網絡的基礎核心，數據中心將匯集高性能計算、數據通訊、語音通訊等處理功能于一體，成為支持企業未來電子商務系統應用的必然平臺。

但是，作為企業網的心臟，數據中心面臨著眾多的挑戰。擴展性、靈活性、高性能、可靠性、高密度和安全性無一不是數據中心不可或缺的要求，尤其是在數據流急劇增長的時候還要進行持續穩定的運行。很難想象用戶會在屢次遇到“Server Too Busy”后還能再次訪問這個網站；更難以想象正在進行信用卡支付時遇到掉線會有多么嚴重的后果。那么，如何解決這個瓶頸問題呢？如何才能切實提高網絡的服務質量呢？

顯然，傳統的網絡結構已經不能滿足這種高質量的需求。在僅靠不斷增加帶寬的方式提高訪問速度收效甚微的情況下，想切實提高網絡服務質量，就需要在現有網絡層次結構中專門增加一層，以專門用于提高網絡的響應時間。

目前這種用于加速互聯網絡的產品有許多，代表技術有負載均衡、高速緩存、SSL/XML加速、流量與帶寬管理等。目前，此系列產品已經越來越普遍地被各數據中心、ISP、企業網站使用。他們往往分布在應用服務器和路由器/交換機之間，有人稱之為“前端基礎設施”。

所有這些技術都能改善網絡速度、提高服務質量，但機理不同，適用的范圍也不盡相同。以下詳細介紹各個技術的特點和適用范圍。

負載均衡技術

現在互聯網上有多少客戶？十分鐘后客戶數目會增長嗎？這些問題恐怕誰也回答不了?；ヂ摼W的快速增長已經使網絡服務器面對的訪問數量大大增加并且更加不可預知。如今，服務器必須具備提供大量并發訪問服務的能力，其處理能力和I/O能力已經成為提供服務的瓶頸。如果客戶的增多導致通信量超出了服務器能承受的范圍，那么其結果必然是——宕機。

顯然，單臺服務器有限的性能不可能解決這個問題，一臺普通服務器的處理能力只能達到每秒幾萬個到幾十萬個請求，無法在一秒鐘內處理上百萬個甚至更多的請求。但若能將10臺這樣的服務器組成一個系統，并通過軟件技術將所有請求平均分配給所有服務器，那么這個系統就完全擁有每秒鐘處理幾百萬個甚至更多請求的能力。這就是負載均衡最初的基本設計思想。

最早的負載均衡技術是通過DNS來實現的，在DNS中為多個地址配置同一個名字，因而查詢這個名字的客戶機將得到其中一個地址，從而使得不同的客戶訪問不同的服務器，達到負載均衡的目的。DNS負載均衡是一種簡單而有效的方法，但是它不能區分服務器的差異，也不能反映服務器的當前運行狀態。

其實，這種負載均衡的基本設計思想只能算是負載均衡技術的最初應用?，F代負載均衡技術除了可以做到合理、平均、實時地均衡系統負載外，還能夠確保系統正常運行的高可用性和高可靠性。

負載均衡服務能夠平衡服務器群中所有的服務器和應用之間的通信負載，根據實時響應時間進行判斷，將任務交由負載最輕的服務器來處理，以實現真正的智能通信管理和最佳的服務器群性能。

假設每個服務器能響應的請求為每秒10萬個。如果不采用負載均衡，那么該系統就只能達到每秒10萬個的響應，即使采用三臺服務器，也有可能在不到每秒30萬個響應的時候就會出現某臺服務器由于訪問量過大而宕機；如果某臺服務器出現故障，則可能導致數萬個請求不能得到正確的響應。但如果采用負載均衡，不僅當服務器出現故障時可以自動將指向該服務器上的響應分擔到其他服務器，還可以在數據量不太大時也將任務分配到各個服務器中，避免出現有些服務器數據量很小而有的已因數據量接近極限導致性能急劇下降的現象。如果數據量超出了服務器的響應能力，只需增加服務器數目就可以平滑升級。也就是說，負載均衡技術不僅可以維持網絡系統中負載的均衡分配，還能夠維護網絡系統的高可用性運行，因而是保證網絡系統高性能的重要技術。

現代負載均衡技術通常操作于網絡的第四層或第七層。負載均衡器可以根據實際的響應時間制定優先級交付決策，從而實現高性能、智能化流量管理，達到最佳的服務器群性能。采用第七層應用控制還可以減少通信高峰期的錯誤訊息，因為差錯控制和流量管理技術可以偵測到一些錯誤信息并透明地將會話重定向到另一個服務器，使用戶順利地進行使用。例如，圖一中服務器A不可用或者數據庫出現錯誤，錯誤信息將會返回到負載均衡器上，然后會將客戶的訪問指向服務器B或者將消息重放到其他數據庫中去，整個過程對用戶是透明的。

由于采用了負載均衡技術，自動故障恢復得以實現，服務的時間可以延長，24×7可靠性和持續運行成為可能。另外，負載均衡器一般也支持路徑外返回模式，即繞過流量分配器，為那些焦急等待大量數據文件請求響應的客戶提供更快的響應時間。

在最新的負載均衡產品中，智能化越來越明顯。一些智能化的負載均衡器能夠偵測到像數據庫錯誤、服務器不可用等信息，從而采取措施使會話恢復和重定向服務器使電子商務能夠得以順利進行。多址負載均衡器可以對客戶發來的訪問請求進行解析，計算出最佳地址，然后將該地址返回客戶，使客戶自動連接到對其請求來說最佳的數據中心。

負載均衡技術解決了出現大流量數據時服務器的智能化分配，但統計發現，在網絡應用的需求中存在著許多冗余的內容，這些重復的需求占用了大量的網絡資源。具體地說，在互聯網上80%的用戶都在訪問20%的熱門網站，而在這些熱門網站中又有一些熱門的內容吸引了絕大多數訪問者的注意；對于企業局域網而言，員工所發出的網絡指令也存在著很大的重復。以上的情況造成了計算機執行的指令具有很高的重復性，這是僅用負載均衡技術不能解決的。

緩存技術就是基于以上的情況產生的。緩存設備會監視Web請求，檢索它們，然后存儲為它的對象。后來的用戶將直接從本地的緩存設備而不是真正的目標站點獲取該對象，從而達到提高響應性能，減少帶寬壓力的目的。

有效放置的緩存設備可以及時向最終用戶傳送Web網頁，提高Web站點的效率，減少WAN訪問費用，甚至可以建立起一道抵御外部黑客攻擊的安全防線。因此，不僅對于那些能夠迅速地從緩存技術節省下來的費用中盈利的ISP和電信公司，而且對于企業而言，緩存技術也同樣具有著越來越大的吸引力。

緩存技術的基本概念是：由于從網絡的邊緣索取對象比從Inte.net中索取的速度更快、費用更低廉，因此將Web數據靠近最終用戶保存，可以使服務提供商保留帶寬，節省費用。緩存設備工作在比路由器更高的層次上，能夠把用戶所要訪問的網絡信息“抓”到本地，在最短的時間內將信息連續、完整、實時地傳遞給最終用戶，不僅大大縮短了訪問響應時間，而且極大地提高了高峰時間網絡所能承受的訪問容量?？梢哉f，緩存技術降低了目前廣域網通訊帶寬成本，是提升互聯網訪問性能的最好方法。

早期的緩存技術可用來節省帶寬以減少網絡擁塞，但它們不可避免地引起了以下問題：一是用戶有可能得不到網頁的及時更新，因為緩存區不可能自動跟蹤網頁的變化；二是為得到最新網頁，用戶訪問時需要首先查詢真正的服務器上的內容，這將導致訪問速度的降低。

目前使用最多的緩存技術產品是Web Cache。一提Cache，大家自然會想到計算機里面的高速緩存，實際上，Web Cache的功用遠不止存儲和提供數據這么簡單。Cache是作為基于軟件的代理服務器的一部分或專門的硬件（appliances，容器）出現的，本文主要談后者。與前者相比，它可以提供更好的性能。不同的生產商提供的產品在許多方面存在著差異，其中包括配置和設置的難易程度、使用的協議、安全性能、遠程管理、能夠用于緩存的Web傳輸的類型以及價格、售后技術支持等。

Cache設備可在用戶端儲存最常瀏覽的網頁內容，隨時提供給用戶存取，還可同時監控內容的來源，以測知網頁是否已更新，并同步更新儲存的內容。一般來說，在配置了互聯網加速設備后，由于很多用戶瀏覽的內容可以從高速緩存中直接調出，網絡效能會有明顯的大幅提升：網頁響應時間最多可以減少90%以上；頻寬使用率將增加30%～50%。

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原文轉自：http://www.kjueaiud.com