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F5 Networks多出口链路负载均衡解决方案

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图中F5 多链路负载均衡设备通过ISP1和ISP2接入Internet。每个ISP都分配给该网络一个IP地址网段,假设ISP1分配的地址段为100.1.1.0/24,ISP2分配的地址段为200.1.1.0/24(此处的200.1.1.0/24表示网络IP地址段为:200.1.1.0,子网掩码为24位,即255.255.255.0)。同样,Internet知道通过ISP1访问100.1.1.0/24,通过ISP2访问200.1.1.0/24。网络中的主机和服务器都属于私有网段192.168.1.0/24。

多链路负载均衡设备解决方案就是在内部交换机和连接ISP的路由器之间,跨接一台多链路负载均衡设备应用交换机,所有的地址翻译和Internet链路优化全部由多链路负载均衡设备来完成。如果网络中有防火墙,也可以选择由防火墙来做地址翻译。 3.2 Outbound流量负载均衡实现原理

F5 多链路负载均衡设备主要采用以下几种技术来处理Outbound流出流量。 Default Gateway Pool

在Default Gateway Pool中,定义相应的ISP对端路由器地址,作为负载均衡的对象,并且可以捆绑健康检查,负载均衡算法以及会话保持等属性。

Default Gateway Pool中的Nodes定义为多个F5多链路负载均衡设备的缺省路由。 IRules

对于复杂的链路选择需求,可以使用F5独有的irules来定义。 Wildcart Virtual Server

Wildcart Virtual Server-0.0.0.0:0/internal,Wildcart Virtual Server是指0.0.0.0这个特殊的虚拟服务器,一般用于捆绑Default Gateway Pool。

SNAT/SNAT Automap

对于Outbound流量的地址翻译,F5多链路负载均衡设备使用了称为SNAT的方法。当选定一个路由器(某一个ISP)传送Outbound流量时,多链路负载均衡设备将选择该ISP提供的地址。在上图中,如果多链路负载均衡设备选择ISP1作为Outbound流量的路径,则它将把内部的主机地址192.168.1.A翻译为100.1.1.A,并作为Outbound数据包的源地址。同样,如果多链路负载均衡设备选择ISP2作为Outbound流量的路径,则它将把内部的主机地址192.168.1.A翻译为200.1.1.A,并作为Outbound数据包的源地址。

当F5多链路负载均衡设备定义:将内部的主机地址翻译为Vlan Self-IP时,即100.1.1.A=100.1.1.2,200.1.1.A=200.1.1.2时,称为SNAT Automap。

3.3 Inbound流量负载均衡实现原理

F5 多链路负载均衡设备主要采用以下几种技术来处理Inbound流入流量。 DNS解析器(Wide IP)

Inbound流量负载均衡的核心技术是DNS解析的问题。外部用户访问在DNS请求时,就通过F5多链路负载均衡设备获知了链路的健康状况和链路优先选择,这样多链路负载均衡设备必须承担部分DNS的功能,以便返回给用户相应的访问IP地址。F5 多链路负载均衡设备支持A记录和*记录解析。

Wide IP可以捆绑各种Inbound负载均衡算法:

Completion Rate,Global Availability,hops,kilobytes/second,leastconnections,Packet Rate,Quality of Service,Random,Ratio,RoundRobin,Round Trip Time,Static Persist,VS Capacity。

Virtual Server/Network Virtual Server/Transparent Virtual Server

由于所有的F5多链路负载均衡设备可以兼做服务器负载均衡,因此F5返回给用户DNS解析是Virtual Server;对于一些特殊的场合,需要配置一些特殊的Virtual Server,例如:Network Virtual Server以及Transparent Virtual Server。

Forwarding Pool

有的情况下,既不需要地址翻译,有不需要服务器负载均衡,但是又需要pool的一些特性时(例如:Auto Lasthop),必须配置Forwarding Pool。

Lasthop pool/Auto Lasthop

F5的Lasthop功能,称为基于连接的路由,用在F5处理数据包回应时,会根据上一跳路由设备的MAC地址,确定返回路径,以便正确返回给最初发起访问数据包的网络设备。

NAT

对于直接通过IP地址进行访问的Inbound流量,并且内部主机需要Outbound访问,需要配置相应的NAT记录,来保证从多条链路都能访问内部服务器,与Virtual Server加上SNAT功能相当(细节有所不同)。对于Email而言,由于外部Email服务器需要进行地址反向解析,因此使用Virtual Server+SNAT方式。

3.4 在链路负载均衡环境中的DNS设计和域名解析方式

Issue: 1、多链路负载均衡设备只能做A记录和*记录解析;

2、有的Root DNS Server(注册DNS)不支持二级子域的NS委派,例如:新网 3、用户Local DNS Server的Cache问题 所以,产生出以下多种域名解析方式。

3.4.1 Root DNS(注册DNS)直接与F5多链路负载均衡器配合

? CNAME方式

www.a.com. IN CNAME www.wideip.a.com wideip.a.com. IN NS lc1.wideip.a.com。 IN NS lc2.wideip.a.com。

lc1.wideip.a.com. IN A 100.1.1.2 (F5设备地址)

lc2.wideip.a.com. IN A 200.1.1.2 (F5设备地址) 在Inbound负载均衡中,普遍使用的一种域名解析方法。 ? NS委派方式

www.a.com. IN NS lc1.a.com。 IN NS lc2.a.com。

lc1.a.com. IN A 100.1.1.2 (F5设备地址) lc2.a.com. IN A 200.1.1.2 (F5设备地址)

这种方式因为F5 多链路负载均衡器不支持全记录解析,在客户有MX记录时,一般不使用。

3.4.2 Root DNS(注册DNS)通过第三方DNS Server与F5多链路负载均衡器配合(我们建议这种方式)

? CNAME方式 Root DNS

www.a.com CNAME www.a.b.com 第三方DNS

a.b.com. IN NS lc1.a.b.com IN NS lc2.a.b.com

lc1.a.b.com. IN A 100.1.1.2 (F5设备地址) lc2.a.b.com. IN A 200.1.1.2 (F5设备地址)

有的Root DNS(注册DNS)不支持二级子域的NS委派(例如:新网),需要第三方DNS Server的配合,是前面方式的变体。 ? NS方式 Root DNS

a.com. IN NS dns1.a.com。 IN NS dns2.a.com。

dns1.a.com. IN A 211.X.X.X (第三方DNS地址) dns2.a.com. IN A 61.X.X.X (第三方DNS地址) 第三方DNS

www.a.com. IN CNAME www.wideip.a.com wideip.a.com. IN NS lc1.wideip.a.com。 IN NS lc2.wideip.a.com。

lc1.wideip.a.com. IN A 100.1.1.2 (F5设备地址) lc2.wideip.a.com. IN A 200.1.1.2 (F5设备地址) 我们建议采用这种方式。

F5 Networks多出口链路负载均衡解决方案

图中F5多链路负载均衡设备通过ISP1和ISP2接入Internet。每个ISP都分配给该网络一个IP地址网段,假设ISP1分配的地址段为100.1.1.0/24,ISP2分配的地址段为200.1.1.0/24(此处的200.1.1.0/24表示网络IP地址段为:200.1.1.0,子网掩码为24位,即255.255.255.0)。同样,Internet知道通过ISP1访问100.1.1.
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