文/李斌 赵中英 王敏

在现有的信息化发展时代下，硬件设备的使用年限周期都存在很大问题，硬件设备的成本也在逐年增加，针对这种问题，ETSI曾在12年提出了虚拟化的概念，这种网络虚拟化类似于设备的解耦工作，将网络功能和网络设备进行分割，将网络层的虚拟化功能融入到客户的业务服务链中，这种方式会使得数据链路层的带宽和吞吐受到严重影响，负载均衡也应运而生。

1 相关工作

负载均衡的实现方案有很多种，传统的负载均衡实现都是采用硬件方案来实现，硬件实现负载均衡在数据处理时效率高，但是存在扩展性差，灵活性不够的问题，且硬件实现负载均衡需要花费很多的硬件设备，成本非常高。当下，很多负载均衡的实现都是采用软件方式进行实现，主要流行技术有LVS、DNS、Nginx等方式，基于软件的负载均衡实现方式成本低廉，组成方式灵活，扩展性高，在数据传输过程中存在需要占用必须的资源，对于NFV业务任然无法满足条件。现有的很多互联网大型企业都采用多层负载处理，比较典型的有微软公司的 Ananta，Duet，普林斯顿大学的Niagara和谷歌公司的 Maglev等，这些典型的方案都具有各自特点。综上，现有的很多应用场景都无法满足NFV虚拟化场景的需求。

2 概述

2.1 架构与处理流程

SDN网络是一种软件定义网络，几年来SDN网络在很多领域都有很广泛的应用，SDN网络不同于传统网络的地方在于控制层和数据层的分离，从而达到网络的灵活控制和数据的灵活传输，控制层和数据层的分离有利于控制层的集中控制和管理，但是随着网络规模的逐渐扩大，SDN网络在确定最佳控制器的位置时候存在很大难题，对于小型的SDN网络，一个控制器即可完成所有的数据管理和转发功能，但是网络规模到了一定的程度，一个控制器不能满足网络流量的控制要求，对于多控制器的问题，目前也有很多成熟的方案，Koponen 等人、Heller 等人都针对这个问题提出不同的解决方案，但这些方案都存在NP问题，不能具体解决。

2.2 虚拟服务配置与管理

HVLB是目前比较流行的负载均衡处理技术，HVLB在业务处理时，不局限于单个业务供应链，可以适用于多个业务请求连的情况，HVLB采用的五元组进行信息的标识，五元组信息实例标识是（KEY、protocol、address、port、service），对应于VSi={键值、协议、地址、端口、服务}。

3 控制器

控制器是HVLB系统的核心内容，控制器的功能包括业务服务链的配置、负载均衡策略的分配，应用服务器的选择已经相关网络流量的监控与分析。

3.1 虚拟服务配置与管理

HVLB系统主要完成以下四个方面的工作，转发器的检测、网络链路检测、计算资源检测、session信息检测，对于转发器FR而言，需要处理很多的业务负载请求，同时将处理的状态信息、处理结果、标志等信息通过SIT接口进行传输，CR作为控制管理器，对FR传输的数据进行分析，根据分析的结果判断负载的性能状态并作出负载调整；HVLB对于网络链路状态的检测主要检测链路的状态和性能，通过FR-NF之间的链路性能参数进行采集和传输，根据采集结果进行策略制定和调整；对于资源的监控，主要是计算业务链对于资源的使用情况，通过对资源使用情况的采集和分析，及时调整负载的侧重点；对于session信息的监控主要是将所要业务链上的业务信息进行汇聚整理，将所有的链接信息进行汇总反馈，及时调整链路负载，保证网络数据的有效传输。

4 结论

NFV和HVLB负载均衡的解决方案，可以实现虚拟化法负载业务分发和管理，实现了控制器和数据流量的解耦，在多业务链的虚拟环境下，保证了各业务链的业务请求的高效处理，负载均衡策略的调整和制定，保证了网络的高性能下一步研究工作将着眼于系统的容量扩展管理、容错处理方面的改进，并进一步在大规模数据中心环境下进行部署与试商。