獲取信息的速度快慢已經(jīng)成為制約互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要因素。如何在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源下提高用戶獲取信息的速度，已成為困擾眾多數(shù)據(jù)中心、ISP和企業(yè)的一大難題。以負(fù)載均衡器為代表的互聯(lián)網(wǎng)加速產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。它們將成為未來互聯(lián)網(wǎng)上不可或缺的一部分。

為了不再看到“Server Too Busy”

上網(wǎng)過程中用戶最不滿意的是什么?來自CNNIC的最新調(diào)查報(bào)告表明，用戶認(rèn)為上網(wǎng)過程中最不能令人滿意的地方是速度太慢。

電子商務(wù)逐步走入眾多傳統(tǒng)企業(yè)時(shí)遇到的最大阻力是什么?網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的性能和服務(wù)水平仍不可靠顯然是重要的因素之一。

由于用戶急劇增長(zhǎng)，獲取信息的速度快慢已經(jīng)成為制約互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要因素。尤其隨著電子商務(wù)的迅速發(fā)展，企業(yè)的信息中心已經(jīng)從側(cè)重計(jì)算與數(shù)據(jù)處理的計(jì)算中心和側(cè)重網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通訊的網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)展成為一個(gè)將計(jì)算中心與網(wǎng)絡(luò)中心功能平衡優(yōu)化的集成一體的數(shù)據(jù)中心。作為企業(yè)電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)核心，數(shù)據(jù)中心將匯集高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)通訊、語音通訊等處理功能于一體，成為支持企業(yè)未來電子商務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用的必然平臺(tái)。

但是，作為企業(yè)網(wǎng)的心臟，數(shù)據(jù)中心面臨著眾多的挑戰(zhàn)。擴(kuò)展性、靈活性、高性能、可靠性、高密度和安全性無一不是數(shù)據(jù)中心不可或缺的要求，尤其是在數(shù)據(jù)流急劇增長(zhǎng)的時(shí)候還要進(jìn)行持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。很難想象用戶會(huì)在屢次遇到“Server Too Busy”后還能再次訪問這個(gè)網(wǎng)站;更難以想象正在進(jìn)行信用卡支付時(shí)遇到掉線會(huì)有多么嚴(yán)重的后果。那么，如何解決這個(gè)瓶頸問題呢?如何才能切實(shí)提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量呢?

顯然，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足這種高質(zhì)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(shí)提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，就需要在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中專門增加一層，以專門用于提高網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間。

目前這種用于加速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品有許多，代表技術(shù)有負(fù)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(chǎn)品已經(jīng)越來越普遍地被各數(shù)據(jù)中心、ISP、企業(yè)網(wǎng)站使用。他們往往分布在應(yīng)用服務(wù)器和路由器/交換機(jī)之間，有人稱之為“前端基礎(chǔ)設(shè)施”。

所有這些技術(shù)都能改善網(wǎng)絡(luò)速度、提高服務(wù)質(zhì)量，但機(jī)理不同，適用的范圍也不盡相同。以下詳細(xì)介紹各個(gè)技術(shù)的特點(diǎn)和適用范圍。

負(fù)載均衡技術(shù)

現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上有多少客戶?十分鐘后客戶數(shù)目會(huì)增長(zhǎng)嗎?這些問題恐怕誰也回答不了。互聯(lián)網(wǎng)的快速增長(zhǎng)已經(jīng)使網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器面對(duì)的訪問數(shù)量大大增加并且更加不可預(yù)知。如今，服務(wù)器必須具備提供大量并發(fā)訪問服務(wù)的能力，其處理能力和I/O能力已經(jīng)成為提供服務(wù)的瓶頸。如果客戶的增多導(dǎo)致通信量超出了服務(wù)器能承受的范圍，那么其結(jié)果必然是——宕機(jī)。

顯然，單臺(tái)服務(wù)器有限的性能不可能解決這個(gè)問題，一臺(tái)普通服務(wù)器的處理能力只能達(dá)到每秒幾萬個(gè)到幾十萬個(gè)請(qǐng)求，無法在一秒鐘內(nèi)處理上百萬個(gè)甚至更多的請(qǐng)求。但若能將10臺(tái)這樣的服務(wù)器組成一個(gè)系統(tǒng)，并通過軟件技術(shù)將所有請(qǐng)求平均分配給所有服務(wù)器，那么這個(gè)系統(tǒng)就完全擁有每秒鐘處理幾百萬個(gè)甚至更多請(qǐng)求的能力。這就是負(fù)載均衡最初的基本設(shè)計(jì)思想。

最早的負(fù)載均衡技術(shù)是通過DNS來實(shí)現(xiàn)的，在DNS中為多個(gè)地址配置同一個(gè)名字，因而查詢這個(gè)名字的客戶機(jī)將得到其中一個(gè)地址，從而使得不同的客戶訪問不同的服務(wù)器，達(dá)到負(fù)載均衡的目的。DNS負(fù)載均衡是一種簡(jiǎn)單而有效的方法，但是它不能區(qū)分服務(wù)器的差異，也不能反映服務(wù)器的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。

其實(shí)，這種負(fù)載均衡的基本設(shè)計(jì)思想只能算是負(fù)載均衡技術(shù)的最初應(yīng)用。現(xiàn)代負(fù)載均衡技術(shù)除了可以做到合理、平均、實(shí)時(shí)地均衡系統(tǒng)負(fù)載外，還能夠確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的高可用性和高可靠性。

負(fù)載均衡服務(wù)能夠平衡服務(wù)器群中所有的服務(wù)器和應(yīng)用之間的通信負(fù)載，根據(jù)實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行判斷，將任務(wù)交由負(fù)載最輕的服務(wù)器來處理，以實(shí)現(xiàn)真正的智能通信管理和最佳的服務(wù)器群性能。

假設(shè)每個(gè)服務(wù)器能響應(yīng)的請(qǐng)求為每秒10萬個(gè)。如果不采用負(fù)載均衡，那么該系統(tǒng)就只能達(dá)到每秒10萬個(gè)的響應(yīng)，即使采用三臺(tái)服務(wù)器，也有可能在不到每秒 30萬個(gè)響應(yīng)的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)某臺(tái)服務(wù)器由于訪問量過大而宕機(jī);如果某臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，則可能導(dǎo)致數(shù)萬個(gè)請(qǐng)求不能得到正確的響應(yīng)。但如果采用負(fù)載均衡，不僅當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)可以自動(dòng)將指向該服務(wù)器上的響應(yīng)分擔(dān)到其他服務(wù)器，還可以在數(shù)據(jù)量不太大時(shí)也將任務(wù)分配到各個(gè)服務(wù)器中，避免出現(xiàn)有些服務(wù)器數(shù)據(jù)量很小而有的已因數(shù)據(jù)量接近極限導(dǎo)致性能急劇下降的現(xiàn)象。如果數(shù)據(jù)量超出了服務(wù)器的響應(yīng)能力，只需增加服務(wù)器數(shù)目就可以平滑升級(jí)。也就是說，負(fù)載均衡技術(shù)不僅可以維持網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中負(fù)載的均衡分配，還能夠維護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高可用性運(yùn)行，因而是保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)高性能的重要技術(shù)。

現(xiàn)代負(fù)載均衡技術(shù)通常操作于網(wǎng)絡(luò)的第四層或第七層。負(fù)載均衡器可以根據(jù)實(shí)際的響應(yīng)時(shí)間制定優(yōu)先級(jí)交付決策，從而實(shí)現(xiàn)高性能、智能化流量管理，達(dá)到最佳的服務(wù)器群性能。采用第七層應(yīng)用控制還可以減少通信高峰期的錯(cuò)誤訊息，因?yàn)椴铄e(cuò)控制和流量管理技術(shù)可以偵測(cè)到一些錯(cuò)誤信息并透明地將會(huì)話重定向到另一個(gè)服務(wù)器，使用戶順利地進(jìn)行使用。例如，圖一中服務(wù)器A不可用或者數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤信息將會(huì)返回到負(fù)載均衡器上，然后會(huì)將客戶的訪問指向服務(wù)器B或者將消息重放到其他數(shù)據(jù)庫中去，整個(gè)過程對(duì)用戶是透明的。

由于采用了負(fù)載均衡技術(shù)，自動(dòng)故障恢復(fù)得以實(shí)現(xiàn)，服務(wù)的時(shí)間可以延長(zhǎng)，24×7可靠性和持續(xù)運(yùn)行成為可能。另外，負(fù)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(shù)據(jù)文件請(qǐng)求響應(yīng)的客戶提供更快的響應(yīng)時(shí)間。

在最新的負(fù)載均衡產(chǎn)品中，智能化越來越明顯。一些智能化的負(fù)載均衡器能夠偵測(cè)到像數(shù)據(jù)庫錯(cuò)誤、服務(wù)器不可用等信息，從而采取措施使會(huì)話恢復(fù)和重定向服務(wù)器使電子商務(wù)能夠得以順利進(jìn)行。多址負(fù)載均衡器可以對(duì)客戶發(fā)來的訪問請(qǐng)求進(jìn)行解析，計(jì)算出最佳地址，然后將該地址返回客戶，使客戶自動(dòng)連接到對(duì)其請(qǐng)求來說最佳的數(shù)據(jù)中心。

負(fù)載均衡技術(shù)解決了出現(xiàn)大流量數(shù)據(jù)時(shí)服務(wù)器的智能化分配，但統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求中存在著許多冗余的內(nèi)容，這些重復(fù)的需求占用了大量的網(wǎng)絡(luò)資源。具體地說，在互聯(lián)網(wǎng)上80%的用戶都在訪問20%的熱門網(wǎng)站，而在這些熱門網(wǎng)站中又有一些熱門的內(nèi)容吸引了絕大多數(shù)訪問者的注意;對(duì)于企業(yè)局域網(wǎng)而言，員工所發(fā)出的網(wǎng)絡(luò)指令也存在著很大的重復(fù)。以上的情況造成了計(jì)算機(jī)執(zhí)行的指令具有很高的重復(fù)性，這是僅用負(fù)載均衡技術(shù)不能解決的。

緩存技術(shù)就是基于以上的情況產(chǎn)生的。緩存設(shè)備會(huì)監(jiān)視Web請(qǐng)求，檢索它們，然后存儲(chǔ)為它的對(duì)象。后來的用戶將直接從本地的緩存設(shè)備而不是真正的目標(biāo)站點(diǎn)獲取該對(duì)象，從而達(dá)到提高響應(yīng)性能，減少帶寬壓力的目的。

有效放置的緩存設(shè)備可以及時(shí)向最終用戶傳送Web網(wǎng)頁，提高Web站點(diǎn)的效率，減少WAN訪問費(fèi)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(duì)于那些能夠迅速地從緩存技術(shù)節(jié)省下來的費(fèi)用中盈利的ISP和電信公司，而且對(duì)于企業(yè)而言，緩存技術(shù)也同樣具有著越來越大的吸引力。

緩存技術(shù)的基本概念是:由于從網(wǎng)絡(luò)的邊緣索取對(duì)象比從Internet中索取的速度更快、費(fèi)用更低廉，因此將Web數(shù)據(jù)靠近最終用戶保存，可以使服務(wù)提供商保留帶寬，節(jié)省費(fèi)用。緩存設(shè)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(wǎng)絡(luò)信息“抓”到本地，在最短的時(shí)間內(nèi)將信息連續(xù)、完整、實(shí)時(shí)地傳遞給最終用戶，不僅大大縮短了訪問響應(yīng)時(shí)間，而且極大地提高了高峰時(shí)間網(wǎng)絡(luò)所能承受的訪問容量。可以說，緩存技術(shù)降低了目前廣域網(wǎng)通訊帶寬成本，是提升互聯(lián)網(wǎng)訪問性能的最好方法。

早期的緩存技術(shù)可用來節(jié)省帶寬以減少網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)頁的及時(shí)更新，因?yàn)榫彺鎱^(qū)不可能自動(dòng)跟蹤網(wǎng)頁的變化;二是為得到最新網(wǎng)頁，用戶訪問時(shí)需要首先查詢真正的服務(wù)器上的內(nèi)容，這將導(dǎo)致訪問速度的降低。

目前使用最多的緩存技術(shù)產(chǎn)品是Web Cache。一提Cache，大家自然會(huì)想到計(jì)算機(jī)里面的高速緩存，實(shí)際上，Web Cache的功用遠(yuǎn)不止存儲(chǔ)和提供數(shù)據(jù)這么簡(jiǎn)單。Cache是作為基于軟件的代理服務(wù)器的一部分或?qū)ｉT的硬件(appliances，容器)出現(xiàn)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(chǎn)商提供的產(chǎn)品在許多方面存在著差異，其中包括配置和設(shè)置的難易程度、使用的協(xié)議、安全性能、遠(yuǎn)程管理、能夠用于緩存的 Web傳輸?shù)念愋鸵约皟r(jià)格、售后技術(shù)支持等。

Cache設(shè)備可在用戶端儲(chǔ)存最常瀏覽的網(wǎng)頁內(nèi)容，隨時(shí)提供給用戶存取，還可同時(shí)監(jiān)控內(nèi)容的來源，以測(cè)知網(wǎng)頁是否已更新，并同步更新儲(chǔ)存的內(nèi)容。一般來說，在配置了互聯(lián)網(wǎng)加速設(shè)備后，由于很多用戶瀏覽的內(nèi)容可以從高速緩存中直接調(diào)出，網(wǎng)絡(luò)效能會(huì)有明顯的大幅提升:網(wǎng)頁響應(yīng)時(shí)間最多可以減少90%以上;頻寬使用率將增加30%～50%。

SSL/XML加速

解決了服務(wù)器分配和緩存的問題之后，在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膬?nèi)容上，由于SSL和XML仍占用相當(dāng)?shù)姆?wù)器資源，仍然會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度。它們能加速嗎?

SSL(加密套接字協(xié)議層)是一種應(yīng)用極為廣泛的WEB信息安全傳送協(xié)議。最初由Netscape開發(fā)以提供Internet上的安全連接和傳送，目前，98%的Web上的安全傳送都運(yùn)用SSL。SSL已經(jīng)成了安全互聯(lián)網(wǎng)交易中數(shù)據(jù)加密的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用SSL的網(wǎng)站在1998年和1999年間增加了兩倍。由于SSL運(yùn)用加密算法和密碼，其加密/解密過程需大量占用服務(wù)器的CPU資源，使CPU利用率接近100%，從而大大降低了服務(wù)器性能。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)用戶大大增加后，網(wǎng)絡(luò)性能將急劇降低，很可能用戶會(huì)因網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)欠佳而失去耐心離開網(wǎng)站。

電子商務(wù)時(shí)代，服務(wù)器反應(yīng)速度至關(guān)重要，為根本解決SSL給服務(wù)器運(yùn)行帶來的不利影響，必須采用專門設(shè)備處理SSL協(xié)議，以使服務(wù)器CPU從繁重的加密/解密過程中解脫出來。

當(dāng)使用SSL加速器時(shí)，所有非SSL數(shù)據(jù)流可以未受任何改變地通過加速器;但是當(dāng)由SSL加密過的數(shù)據(jù)流經(jīng)過SSL加速器時(shí)，進(jìn)入的SSL數(shù)據(jù)流被解密并干凈地傳給服務(wù)器，而外流的SSL數(shù)據(jù)流被加密并傳向客戶。這樣服務(wù)器只需簡(jiǎn)單地處理SSL請(qǐng)求，原本消耗眾多計(jì)算資源的HTTP/SSL現(xiàn)在被專用的 SSL加速設(shè)備負(fù)責(zé)處理。使用了SSL加速器之后，系統(tǒng)每秒處理的安全連接數(shù)可由原來幾十個(gè)增長(zhǎng)到數(shù)百個(gè)。當(dāng)然，如果需要最大限度地利用服務(wù)器，也可以卸載SSL處理工作。

此外，SSL加速器可以實(shí)現(xiàn)靈活的動(dòng)態(tài)堆疊，實(shí)行自動(dòng)的“任務(wù)分擔(dān)”以得到最大的擴(kuò)展能力。一般SSL加速器可以自動(dòng)與所有類型的服務(wù)器協(xié)同運(yùn)行，并可以支持一臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器。

XML(擴(kuò)展標(biāo)識(shí)語言)是SGML(標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)識(shí)語言)的一個(gè)子集，它已經(jīng)快速取代EDI(電子數(shù)據(jù)交換)成為B2B網(wǎng)上交易的統(tǒng)一格式。事實(shí)已經(jīng)證明，XML所采用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)最適合Web開發(fā)。XML支持結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，可以更詳細(xì)地定義某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如，描述產(chǎn)品，詳細(xì)定義該產(chǎn)品的生產(chǎn)廠、產(chǎn)品名、產(chǎn)品號(hào)、產(chǎn)地等信息，這種定義不僅為標(biāo)記該產(chǎn)品提供方便，而且這種XML數(shù)據(jù)很容易按生產(chǎn)廠、產(chǎn)品名等排序，使用戶的查詢變得更方便。

XML加速器可以將XML交易進(jìn)行分類，如按照商業(yè)合作伙伴名稱或類型、交易價(jià)值或數(shù)量以及時(shí)刻或時(shí)區(qū)為依據(jù)，配置業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，從而提高響應(yīng)速度，解放服務(wù)器資源，更快地處理交易。

智能化的XML加速器可以使用多變量分類包括與、或，以滿足復(fù)雜業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)要求。還有的XML加速器自身提供服務(wù)器的負(fù)載均衡，以達(dá)到快速、安全的目的。

帶寬的重要性對(duì)網(wǎng)絡(luò)來說不言而喻。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于眾多數(shù)據(jù)流同時(shí)使用帶寬卻無法按照任務(wù)的關(guān)鍵性和時(shí)間的敏感性分級(jí)，所以關(guān)鍵應(yīng)用帶寬往往未被高效使用，帶寬的使用效率低下，成為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠款i。

例如，與Web瀏覽相比，電子郵件的任務(wù)關(guān)鍵性要高一些，但對(duì)時(shí)間的敏感性并沒有過高的要求;而實(shí)時(shí)的游戲等，對(duì)時(shí)間非常敏感，但任務(wù)的關(guān)鍵性并不大。如果對(duì)這些數(shù)據(jù)流不加分析地傳輸，必然會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男省?/p>

帶寬管理器使用戶可以高效地管理網(wǎng)絡(luò)通信、提供差別服務(wù)并控制廣域網(wǎng)絡(luò)帶寬分配。由于使用帶寬管理器可以賦予帶寬優(yōu)先級(jí)，因此可以加大關(guān)鍵業(yè)務(wù)的帶寬，限制非關(guān)鍵或大容量應(yīng)用的帶寬，提高眾多應(yīng)用和服務(wù)的功能。