資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：單臺(tái)服務(wù)器可以提供超過萬并發(fā)連接，萬，線速轉(zhuǎn)發(fā)能力。外網(wǎng)負(fù)載均衡轉(zhuǎn)發(fā)示意圖如下與內(nèi)網(wǎng)不同的是，外網(wǎng)流量是從公網(wǎng)進(jìn)來的。這樣上聯(lián)交換機(jī)會(huì)根據(jù)算法，將流量負(fù)載均衡到集群中的各臺(tái)服務(wù)器上。
ULB （UCloud Load Balancer）提供流量分發(fā)的能力，保證業(yè)務(wù)可擴(kuò)展和高可用。支持內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)兩種場(chǎng)景，支持請(qǐng)求代理和報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)兩種轉(zhuǎn)發(fā)模式。下文將分別介紹ULB的的請(qǐng)求代理（下簡稱ULB7）和報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)模式（下簡稱ULB4）的基本架構(gòu)。
名詞
UVER：UCloud Virtual Edge Router，UCloud的公網(wǎng)流量轉(zhuǎn)發(fā)中心。UVER從業(yè)務(wù)庫中獲取所有EIP的下一跳信息，并將EIP的流量進(jìn)行封裝轉(zhuǎn)發(fā)。
內(nèi)網(wǎng)ULB4
內(nèi)網(wǎng)ULB4是基于DPDK技術(shù)自研的。單臺(tái)服務(wù)器可以提供超過3000萬并發(fā)連接，1000萬 pps，10G線速轉(zhuǎn)發(fā)能力。采用集群部署，單個(gè)集群至少4臺(tái)服務(wù)器。利用ECMP+ BGP實(shí)現(xiàn)高可用。
內(nèi)網(wǎng)ULB4采用了類似于DR的轉(zhuǎn)發(fā)模式。內(nèi)網(wǎng)負(fù)載均衡轉(zhuǎn)發(fā)示意圖如下：
如上圖，ULB4集群通過向其上聯(lián)的接入交換機(jī)宣告相同的VIP（虛擬IP），接入交換機(jī)配置了ECMP算法，能將流量負(fù)載均衡到多臺(tái)ULB服務(wù)器上，從而構(gòu)成了ULB4集群。當(dāng)ULB4集群中某些服務(wù)器發(fā)生轉(zhuǎn)發(fā)異常的時(shí)候，BGP報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)也會(huì)停止轉(zhuǎn)發(fā)，在三秒之內(nèi)該ULB4服務(wù)器就會(huì)被剔出服務(wù)器集群，從而保證高可用，同時(shí)ULB4集群健康檢查模塊也將發(fā)出告警，使得工程師介入處理。此外同一個(gè)ULB4集群的服務(wù)器都是跨可用區(qū)分布的，保證ULB4集群跨可用區(qū)高可用。 ULB4中有模塊專門負(fù)責(zé)后端節(jié)點(diǎn)的健康檢查（目前僅支持TCP/UDP端口探測(cè)），并上報(bào)給ULB4Manager和ULB4轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。ULB4轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器收到Client的業(yè)務(wù)報(bào)文后，將從狀態(tài)正常的后端節(jié)點(diǎn)中選擇一個(gè)，修改目的mac后打隧道送到后端節(jié)點(diǎn)，過程中其中的源IP和目的IP保持不變。ULB4模式下后端節(jié)點(diǎn)必須在LO口綁定ULB4的VIP（虛擬IP）地址，并監(jiān)聽服務(wù)，才能正確處理報(bào)文，并將回包直接單播送回給Client。這是一個(gè)典型的DR過程，因此內(nèi)網(wǎng)ULB4可以直接看到Client的源IP。
外網(wǎng)ULB4
外網(wǎng)ULB4與內(nèi)網(wǎng)ULB4類似，同樣是基于DPDK技術(shù)自研的。單臺(tái)服務(wù)器可以提供超過3000萬并發(fā)連接，1000萬 pps，10G線速轉(zhuǎn)發(fā)能力。采用集群部署，單個(gè)集群至少4臺(tái)服務(wù)器。利用ECMP+ BGP實(shí)現(xiàn)高可用。同樣的，它采用了類似于DR的轉(zhuǎn)發(fā)模式。外網(wǎng)負(fù)載均衡轉(zhuǎn)發(fā)示意圖如下：
與內(nèi)網(wǎng)ULB4不同的是，外網(wǎng)流量是從公網(wǎng)進(jìn)來的。Client訪問ULB4的流量進(jìn)入U(xiǎn)Cloud POP點(diǎn)，進(jìn)入U(xiǎn)VER（UCloud Virtual Edge Router）。UVER是UCloud自研的公網(wǎng)流量計(jì)算中心，能夠從業(yè)務(wù)庫中獲知所有的EIP的下一跳信息，通過BGP引流后，將EIP的流量建立隧道送到相應(yīng)的下一跳。一個(gè)ULB4的EIP會(huì)落到ULB4集群中的所有服務(wù)器上，因此UVER將這部分流量，按照一致性哈希算法送到ULB4集群各個(gè)服務(wù)器中。后續(xù)的流程與內(nèi)網(wǎng)ULB4類似。Backend節(jié)點(diǎn)中需要將ULB的EIP綁定在LO口，并監(jiān)聽服務(wù)，而回程報(bào)文將直接送到UVER，并通過internet返回Client。
在外網(wǎng)ULB4中，集群健康檢查模塊將定時(shí)探測(cè)服務(wù)器的存活狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)有服務(wù)器有問題，則將通知UVER，將異常服務(wù)器剔除，從而保證高可用。同樣的，外網(wǎng)ULB4集群也是跨可用區(qū)高可用的。
內(nèi)網(wǎng)ULB7
ULB7基于Haproxy開發(fā)，單個(gè)實(shí)例可以支持超過40w pps，2Gbps，以及至少40萬并發(fā)連接。架構(gòu)如下圖：
內(nèi)網(wǎng)ULB7采用集群部署，單個(gè)集群至少4臺(tái)服務(wù)器。租戶底層共用服務(wù)器，但是采用Docker進(jìn)行資源隔離和CPU的隔離。與ULB4采用的DR模式不同，ULB7采用的是Proxy模式（即Fullnat模式）。收到Client的請(qǐng)求之后，內(nèi)網(wǎng)ULB7將client到ULB7 IP的連接，轉(zhuǎn)化為ULB7的proxy IP到Backend（服務(wù)節(jié)點(diǎn)）實(shí)際IP的連接。因此Backend（服務(wù)節(jié)點(diǎn)）無法直接看到Client ip，只能通過X-Forwarded-For（HTTP模式）獲取。
內(nèi)網(wǎng)ULB7利用ECMP+ BGP實(shí)現(xiàn)高可用，內(nèi)網(wǎng)ULB7服務(wù)器通過Quagga與上聯(lián)交換機(jī)建立BGP連接。同集群下的多臺(tái)服務(wù)器，將向上聯(lián)交換機(jī)發(fā)起相同的VIP（虛擬IP）宣告。這樣上聯(lián)交換機(jī)會(huì)根據(jù)ECMP算法，將流量負(fù)載均衡到集群中的各臺(tái)服務(wù)器上。當(dāng)有服務(wù)器發(fā)生異常時(shí)，三秒內(nèi)BGP會(huì)中斷，從而將故障服務(wù)器踢出集群，保證服務(wù)仍然可以正常工作。
外網(wǎng)ULB7
ULB7基于Haproxy開發(fā)，單個(gè)實(shí)例可以支持超過40w pps，2Gbps，以及至少40萬并發(fā)連接。ULB利用CPU的親和性，實(shí)現(xiàn)核的隔離和資源控制。
與ULB4采用的DR模式不同，ULB7采用的是Proxy模式，也就是Fullnat模式。收到Client的請(qǐng)求之后，ULB7將client到ULB7 EIP的連接，轉(zhuǎn)化為ULB7的proxy ip（代理IP）與Backend（服務(wù)節(jié)點(diǎn)）實(shí)際ip的連接。因此Backend無法直接看到Client ip。另外，節(jié)點(diǎn)健康檢查模塊是集成在ULB7進(jìn)程中的，因此不需要額外的節(jié)點(diǎn)健康檢查模塊。
同樣的，在外網(wǎng)ULB7中，集群健康檢查模塊將定時(shí)探測(cè)服務(wù)器的存活狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)服務(wù)器有問題，則將通知UVER，將異常服務(wù)器剔除，從而保證高可用。同樣的，外網(wǎng)ULB7集群也是跨可用區(qū)高可用的。
模式比對(duì)
相對(duì)于ULB7，ULB4轉(zhuǎn)發(fā)能力更強(qiáng)，適合與追求轉(zhuǎn)發(fā)性能的場(chǎng)景。而ULB7則可以對(duì)七層數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以進(jìn)行SSL的卸載，執(zhí)行域名轉(zhuǎn)發(fā)、路徑轉(zhuǎn)發(fā)等功能，并且后端節(jié)點(diǎn)不需要額外配置VIP（虛擬IP）。
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