CN113709220A - 虚拟负载均衡器的高可用实现方法、系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于计算机技术领域，并设置一种虚拟负载均衡器的高可用实现方法、系统及电子设备，该高可用实现方法包括通过独立部署于每个LB节点中的状态监测模块独立监测LB节点中已部署的全部虚拟负载均衡器的状态信息，并上报至SDN控制器；SDN控制器根据每个LB节点中的虚拟负载均衡器的状态信息生成切换策略，将切换策略下发至指定LB节点后，在指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器。在本申请中，实现了基于SDN架构的云平台等计算机系统中实现了用户对计算节点所部署的虚拟机发起的访问请求在转发层实现了对数据报文转发的高可用，并降低了对LB节点进行侦测所需要各种类型的资源需求及资源浪费。

Description

虚拟负载均衡器的高可用实现方法、系统及电子设备

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种虚拟负载均衡器的高可用实现方法、系统及电子设备。

背景技术

随着云计算及计算机虚拟化技术的发展，将物理网络设备的网络功能提取并虚拟化并运行在通用物理平台上成为一种趋势，并成为NFV(网络功能虚拟化)。NFV旨在基于通用物理平台及虚拟化技术，来承载各种网络软件功能，实现软件的灵活加载，以满足数据中心、广域网的场景中的灵活配置，使网络设备的功能不再依赖于专用的物理设备，从而加快网络部署，降低业务部署的复杂度。虚拟负载均衡器则是NFV一种典型设备。

虚拟负载均衡器(Virtual Load Balancing,vLB)是将来访的网络流量在运行相同应用的多个服务器之间进行分发的一种核心网络服务，并充当反向代理，以在多个服务器之间分发网络或者应用流量。vLB常用来增加应用的访问容量(并发用户数)和可靠性，或者通过降低服务器的负载来提高应用的总体性能。在SDN(Soft Defined Network，软件定义网络)环境中，为满足网络高可用，在创建一个虚拟负载均衡器时需要同时创建多个虚拟负载均衡器实例，并将其中一个虚拟负载均衡器的角色定义为主虚拟负载均衡器，并将其他虚拟负载均衡器的角色定义为备虚拟负载均衡器，以构成一个主/备虚拟负载均衡器。当主虚拟负载均衡器因故障中断服务时，其中一个备虚拟负载均衡器守护线程(例如Keepalive线程)作用下迅速切换为新的主虚拟负载均衡器，从而确保负载均衡服务不发生中断。然而，如果为每个主虚拟负载均衡器及备虚拟负载均衡器配置守护线程，则需要创建并创建数量众多的守护线程。这些守护线程不仅监听各个虚拟负载均衡器的状态，还会定时监听部署虚拟负载均衡器的节点(即LB节点)的运行状态及确保LB节点与计算节点及位于上层的控制节点的网络连通性侦测等重复工作。由此，对云平台的计算资源、存储资源及网络资源造成了极大的浪费。

公开号为CN111866064A的中国发明专利公开了一种负载均衡的方法、装置和系统。该现有技术旨在解决基于DR模式下后端服务器向客户端返回的访问响应虽然无需经过负载均衡器，但由于后端服务器与负载均衡器不能跨网段部署，以解决负载均衡系统的组网限制。因此，该现有技术无法实现虚拟负载均衡器的高可用的本质目的。

有鉴于此，有必要对现有技术中的虚拟负载均衡器的高可用实现方法予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于揭示一种虚拟负载均衡器的高可用实现方法、计算机系统及电子设备，用以实现对基于SDN网络的云平台等计算机系统中避免创建并维护过多的用于侦测虚拟负载均衡器状态的守护进程，以降低对LB节点进行侦测所需要各种类型的资源需求及资源浪费。

为实现上述目的之一，本发明首先提供了一种虚拟负载均衡器的高可用实现方法，包括以下步骤：

S1、通过独立部署于每个LB节点中的状态监测模块独立监测所述LB节点中已部署的全部虚拟负载均衡器的状态信息，并上报至SDN控制器；

S2、SDN控制器根据每个LB节点中的虚拟负载均衡器的状态信息生成切换策略，将所述切换策略下发至指定LB节点后，在所述指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中，所述状态监测模块独立监测所述LB节点中已部署的全部虚拟负载均衡器的状态信息、LB节点网络连通状态信息及LB节点运行状态信息，并通过独立部署于每个LB节点的管理网卡定时上报至SDN控制器；

步骤S2中，所述SDN控制器根据每个LB节点中的虚拟负载均衡器的状态信息生成切换策略包括：当虚拟负载均衡器的状态信息、LB节点网络连通状态信息或者LB节点运行状态信息中任一种状态信息发生异常时，触发SDN控制器生成切换策略的事件。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2之后还包括：SDN控制器向LB节点下发流表更新通知至LB节点中用于形成东西向数据转发链路的数据转发设备中的流表的事件。

作为本发明的进一步改进，所述数据转发设备包括虚拟网络交换机或者虚拟路由器，所述数据转发设备保存所述流表，所述流表通过独立的Tap端口与独立的虚拟负载均衡器连接，每个LB节点中所有的虚拟负载均衡器被所属LB节点中所述负载均衡器监测模块所纳管。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2之后还包括：由SDN控制器向LB节点中的ovs-agent下发流量转发策略，所述ovs-agent根据流量转发策略对流表中的转发项予以修改，以删除切换策略下发至指定LB节点之前状态中主虚拟负载均衡器的流表匹配规则，并为指定LB节点中所创建或者选取的新的主虚拟负载均衡器写入流表匹配规则，所述流表匹配规则由Tap端口名称与action组成。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1之前还包括：通过SDN控制器在至少两个LB节点中的一个LB节点已部署的虚拟负载均衡器中选取一个状态正常的虚拟负载均衡器作为当前状态的主虚拟负载均衡器，并将剩余LB节点中选取至少一个状态正常的虚拟负载均衡器作为当前状态的备虚拟负载均衡器。

作为本发明的进一步改进，所述高可用实现方法还包括：将当前状态中的主虚拟负载均衡器与备虚拟负载均衡器之间所形成的对应关系保存至SDN控制器，并在所述指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器后，更新所述对应关系。

作为本发明的进一步改进，在所述指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器包括：

由所述SDN控制器筛选出已创建虚拟负载均衡器最少的LB节点，并在所述已创建虚拟负载均衡器最少的LB节点中创建新的虚拟负载均衡器，以作为主虚拟负载均衡器或者备虚拟负载均衡器。

作为本发明的进一步改进，在所述指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器之后还包括：

在全部LB节点中重新选取和/或创建新的备虚拟负载均衡器。

作为本发明的进一步改进，所述在全部LB节点中重新选取和/或创建新的备虚拟负载均衡器包括：

由所述SDN控制器从全部LB节点中被作为主虚拟负载均衡器及备虚拟负载均衡器最少的LB节点中选取一个在当前状态中作为备虚拟负载均衡器且所述在当前状态中作为备虚拟负载均衡器所属LB节点处于状态正常的备虚拟负载均衡器作为主虚拟负载均衡器；

从剩余的状态正常的LB节点中选取和/或创建若干新的虚拟负载均衡器作为备虚拟负载均衡器，并将所述备虚拟负载均衡器与所述指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器所形成的对应关系保存至SDN控制器。

作为本发明的进一步改进，所述LB节点配置纳管ovs-agent与状态监测模块的管理网卡，所述管理网卡连接SDN控制器，所述管理网卡通过SDN控制器接收用户预先向各LB节点配置的状态正常与状态异常的预配置信息，所述预配置信息包括表征虚拟负载均衡器的状态信息、LB节点网络连通状态信息或者LB节点运行状态信息中任一种状态信息是否正常的预定义值。。

基于相同发明目的，本发明还揭示了一种计算机系统，包括：

部署SDN控制器的控制节点，若干计算节点及若干独立部署状态监测模块的LB节点，所述计算节点与LB节点共同接入内网交换机；

所述状态监测模块独立监测所述LB节点中已部署的全部虚拟负载均衡器的状态信息，并上报至SDN控制器；

SDN控制器根据每个LB节点中的虚拟负载均衡器的状态信息生成切换策略，将所述切换策略下发至指定LB节点后，在所述指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器。

作为本发明的进一步改进，所述计算机系统包括若干网络节点，所述网络节点部署至少一个LB节点。

最后，本发明还揭示了一种电子设备，包括：

处理器，由至少一个存储单元组成的存储装置，以及

在处理器与存储装置之间建立通信连接的通信总线；

所述处理器用于执行存储装置中存储的一个或者多个程序，以实现如上述任一项所述的负载均衡器的高可用实现方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在本申请中，通过LB节点中的状态监测模块独立监测所述LB节点中已部署的全部虚拟负载均衡器发生异常时，能够通过SDN控制器重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器，以构建新的主/备虚拟负载均衡器，从而使得在基于SDN架构的云平台等计算机系统中实现了用户对计算节点所部署的虚拟机发起的访问请求在转发层实现了对数据报文转发的高可用；同时，在本申请中由于不需要为虚拟负载均衡器创建并维护守护进程，从而降低了对LB节点进行侦测所需要各种类型的资源需求及资源浪费。

附图说明

图1为本发明虚拟负载均衡器的高可用实现方法的整体流程图；

图2为运行本发明一种虚拟负载均衡器的高可用实现方法的计算机系统在一种实施例中的整体拓扑图，其中，图2中的Tunnel由内网交换机的东西向数据链路所形成；

图3为两个LB节点与SDN控制器所组建的计算机系统在一种实施例中的详细拓扑图；

图4为计算节点中部署的虚拟机通过内网交换机与访问IP地址为192.168.1.100的LB内网VIP(内网虚拟IP地址)时，LB节点30中的虚拟负载均衡器351与LB节点40中的负载均衡器461发生主/备拟负载均衡器切换后切换转发用户发起的访问请求所形成的南北向数据链路的示意图，其中，虚线为主/备拟负载均衡器切换前的数据转发路径，点划线为主/备虚拟负载均衡器切换后的数据转发路径，VIP(虚拟IP)是虚拟负载均衡器为客户端提供服务的IP地址；

图5为与计算节点连接的并包含三个LB节点的LB集群的拓扑图；

图6为运行本发明一种虚拟负载均衡器的高可用实现方法的计算机系统在另一种实施例中的整体拓扑图；

图7为本发明一种电子设备的拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在详细阐述本申请各个实施例之前，对涉及的主要技术术语及缩写的含义予以必要阐述。

术语“Igw”是指内网网关。

术语“Vgw”是指虚拟网关。

术语“VM”是指虚拟机，在本申请中，可在计算节点中由一个或者多个VM组成一个内网，该内网可为虚拟内网或者虚拟局域网。

术语“SDN”是指软件定义网络，SDN逻辑上由协同应用层、控制层与转发层组成。协同应用层中的软件(APP)通过SDN控制器接入转发层中的转发器，负责执行用户数据的转发，转发过程中所需要的转发表项是由控制层中的SDN控制生成。

术语“计算节点”是指云平台中提供计算服务的节点或者服务器。

术语“连接”既可以是计算机拓扑架构上的连接，也可是电学上的连接，也可是基于报文或者数据链路所形成的单向数据传输和/或双向数据传输。

术语“LB节点”是指为云平台中提供虚拟负载均衡服务的节点，且其区别于云平台中部署物理路由器并接入外部网络的网络节点，因此在本申请中LB节点是一个虚拟装置，并与云平台中的计算节点、存储节点互为平行概念。

术语“控制节点”是指部署并运行SDN控制服务的节点或者服务器。

术语“虚拟负载均衡器”(Virtual Load Balancing,vLB)是一种软件应用交付产品。本申请各实施例中的虚拟负载均衡器(vLB)仅涉及通过虚拟化技术所部署一种应用。

以下通过多个实施例对发明的具体实现过程予以详细阐述。

实施例一：

结合图1至图5所示，本实施例揭示了本发明一种虚拟负载均衡器的高可用实现方法(以下简称“方法”)的一种具体实施方式。该虚拟负载均衡器的高可用实现方法，包括以下步骤S1与步骤S2。

虚拟负载均衡器(vLB)将基于客户端对位于后端的云服务器(或者计算节点)所部署的虚拟机VM所发起的各种访问请求所生成的访问流量自动分发到多台云服务器(或者计算节点)，扩展应用系统(例如云计算平台)对客户端的响应能力，实现更高水平的应用容错。同时，vLB实现对来访的网络流量在运行相同应用的多个云服务器之间进行分发的一种核心网络服务，vLB可充当反向代理(例如Nginx)，在多个云服务器(或者计算节点)之间分发网络或者应用流量，以用于增加应用的访问容量(并发用户数)和可靠性，同时vLB也会通过降低云服务器(或者计算节点)的负载来提高应用系统的总体性能。在本申请中，通过主/备虚拟负载均衡器提供服务一致性的功能，虚拟负载均衡器通过读取客户端所发出请求内的信息，进行重写报头程序然后将请求发送至合适的云服务器上，以提高对用户在客户端发起的访问请求的高并发、高可用及快速响应。

当然，为了实现高可用的目的，通常需要为用户在客户端(未示出)发起的访问请求指向后端的云服务器中的虚拟机的转发请求部署一个主虚拟负载均衡器及一个(或者多个)备虚拟负载均衡器，以形成主/备虚拟负载均衡器的对应关系。申请人指出前述主/备虚拟负载均衡器的对应关系会随着网络环境的变化而发生改变，并将在下文中予以详述。在本实施例中，虚拟负载均衡器可选用HAProxy或者LVS，并且不需要部署及维护消耗计算资源、存储资源、网络带宽资源等各种类型资源的Keepalive线程。尤其的，本实施例所揭示的该高可用方法排除云计算网络的DR模式(直接路由模式)的适用。

步骤S1、通过独立部署于每个LB节点中的状态监测模块独立监测LB节点中已部署的全部虚拟负载均衡器的状态信息，并上报至SDN控制器11。状态监测模块可视为一个具有监听、检查网络连通性及LB运行状态等作用的监测进程，并优选为开源检测进程，以循环读取当前节点每个LB的状态，当前节点状态等，汇总后上报至SDN控制器11。同时，该状态监测模块区别于现有技术中的Keepalive进程。

结合图3所示，在本实施例中，LB节点30部署数据转发设备31并通过Igw301及内网物理网卡302接入Tunnel，LB节点40部署数据转发设备41，并通过Igw401及内网物理网卡402接入Tunnel。在Tunnel中基于内网交换机50形成东西向数据链路。数据转发设备31,41可视为虚拟路由器(vRouter)或者虚拟网络交换机(vSwitch)。LB节点30中部署虚拟负载均衡器361～虚拟负载均衡器36m，数据转发设备31配置Tap端口351～Tap端口35m，参数m取大于或者等于2的整数。虚拟负载均衡器361连接Tap端口351，虚拟负载均衡器36m连接Tap端口35m。同理所述，LB节点40中部署虚拟负载均衡器461～虚拟负载均衡器46m，数据转发设备41配置Tap端口461～Tap端口46n，参数n取大于或者等于2的整数。虚拟负载均衡器461连接Tap端口451，虚拟负载均衡器46n连接Tap端口45n。需要说明的是，各个LB节点中数据转发设备所部署的Tap端口与各个LB节点中部署虚拟负载均衡器之间可以是成对关系，也可以是不成对关系，且每个虚拟负载均衡器与各个Tap端口之间可呈随机关系。虚拟负载均衡器与Tap端口的数量可以相等也可以不相等，并均可被任意地创建或者删除。

Linux内核中添加了一个TUN/TAP虚拟网络设备的驱动程序和一个与之相关联的字符设备/dev/net/tun，字符设备TUN作为用户空间和内核空间交换数据的接口。用户空间的应用程序可以通过这个设备文件来和Linux内核中的驱动程序进行交互，其操作方式和普通的文件操作无异。当内核将数据包发送到虚拟网络设备时，数据包被保存在设备相关的一个队列(Queue)中，直到用户空间程序通过打开的字符设备TUN的描述符读取时，数据包才会被拷贝到用户空间的缓冲区中，其效果就相当于，数据包直接发送到了用户空间。通过系统调用write发送数据包时其原理与此类似。TUN/TAP驱动程序中包含字符设备驱动及网卡驱动。利用网卡驱动部分接收来自TCP/IP协议栈的网络分包并发送或者反过来将接收到的网络分包传给协议栈(Stack)处理，而字符驱动部分则将网络分包在Linux内核与用户态之间传送，模拟物理链路的数据接收和发送。

同时，LB节点30部署ovs-agent32、管理网卡303及状态监测模块34；LB节点40部署ovs-agent42、管理网卡403及状态监测模块44。当计算机系统200中部署数量更多的LB节点时，每个LB节点均参比上述予以相同配置。全部的LB节点均通过彼此独立配置的管理网卡接入SDN控制器11，管理网卡303连接状态监测模块34及ovs-agent32，管理网卡403连接状态监测模块44及ovs-agent42。ovs-agent即Open vSwitch Agent，并通过ovs-agent对部署该ovs-agent基于RPC通信监听流表311(或者流表411)中转发规则的监控与转发规则的修改，并通过VLAN、GRE、VxLAN来实现不同虚拟网络的隔离以及网络流量的转发控制。ovs-agent通过对流表311,411的管理，实现对部署流表311,411的虚拟交换机或者虚拟网络路由器(均为数据转发设备的下位概念)进行管理，例如增加删除虚拟端口、创建VLAN、确定转发策略等。

数据转发设备31(或者数据转发设备41)包括虚拟网络交换机或者虚拟路由器，数据转发设备保存流表311,411，流表通过独立的Tap端口与独立的虚拟负载均衡器连接，每个LB节点中所有的虚拟负载均衡器被所属LB节点中负载均衡器监测模块34,44所纳管。在本实施例中，申请人将本申请中的数据转发设备31,41选用虚拟交换机(vRouter)为范例，予以示范性示出。在图4中，虚拟交换机31a中部署虚拟交换机流表311a(图3中流表311的一种下位概念)，虚拟交换机41a中部署虚拟交换机流表411a(图2中流表411的一种下位概念)。

结合图4所示，全部的LB节点通过配置的内网物理网卡302,402接入内网交换机50并通过该内网交换机50耦接至计算节点60。计算节点60部署一个或者多个虚拟机VM，虚拟机VM通过虚拟交换机62在虚拟机与物理网卡601在计算节点内部形成局部的南北向数据链路。具体的，该虚拟交换机62为OVS交换机(Open VSwitch)。虚拟交换机62可实现软、硬件层实现物理路由器的功能仿真，其属于一种逻辑设备。每个虚拟交换机62保存路由表(Table)和转发表，不同VPC网络通过VLAN、VXLAN、GRE或MPLS等开源技术隔离，这样就使不同VPC网络间的地址空间可以重复使用，并保证了不同VPC网络内部路由和转发的隔离性。

通常的，在步骤S1之前还包括：通过SDN控制器11在至少两个LB节点中的一个LB节点已部署的虚拟负载均衡器中选取一个状态正常的虚拟负载均衡器作为当前状态的主虚拟负载均衡器，并将剩余LB节点中选取至少一个状态正常的虚拟负载均衡器作为当前状态的备虚拟负载均衡器。通常的，每个LB节点中在某个时间点已经部署的虚拟负载均衡器或者作为主虚拟负载均衡器或者作为备虚拟负载均衡器是确定的，那么在后续的选取虚拟负载均衡器并根据状态信息以确定作为主虚拟负载均衡器或者备虚拟负载均衡器时，通过上述技术方案，可以降低对已经部署的虚拟负载均衡器的浪费，充分合理地利用虚拟负载均衡器。

LB节点30配置纳管ovs-agent32与状态监测模块34的管理网卡303，管理网卡303连接SDN控制器11，管理网卡通过SDN控制器11接收用户预先向LB节点30配置的状态正常与状态异常的预配置信息，预配置信息包括表征虚拟负载均衡器的状态信息、LB节点网络连通状态信息或者LB节点运行状态信息中任一种状态信息是否正常的预定义值，LB节点40参比上述方案执行。LB节点30与LB节点40中所确定的预定义值可以相同，也可以不同，并依次作为符合被确定作为主虚拟负载均衡器的标准。

步骤S2、SDN控制器11根据每个LB节点中的虚拟负载均衡器的状态信息生成切换策略，将切换策略下发至指定LB节点后，在指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器。尤其的，基于切换策略所引发的重新确定新的主虚拟负载均衡器可在指定LB节点中对已经部署的虚拟负载均衡器进行选取，或者在指定LB节点中已经没有可以被选取的虚拟负载均衡器时，由SDN控制器11通过管理网卡303(或者管理网卡403)及ovs-agent32(或者ovs-agent42)向虚拟交换机31a(或者虚拟交换机41a)下发创建Tap端口的指令，并通过管理网卡303(或者管理网卡403)在指定LB节点中创建新的虚拟负载均衡器，以将新创建的虚拟负载均衡器作为新的主虚拟负载均衡器。

申请人尤其指定LB节点是一个相对概念，因此指定LB节点可以是计算机系统200中的任意一个LB节点。申请人将结合图3与图4对基于切换策略将LB节点30中原来作为主虚拟负载均衡器361切换至LB节点40中的虚拟负载均衡器461作为新的主虚拟负载均衡器的一种典型场景予以详述。因此，基于切换策略所重新确定的新的主虚拟负载均衡器在LB节点40中时，则LB节点40就是指定节点，如果LB节点40不适合以选取或者创建的方式确定新的主负载均衡器，并在诸如图5中的LB节点80中以选取或者创建的方式确定新的主负载均衡器的话，则LB节点80就被认定时指定LB节点。因此指定LB节点时LB集群300中的任意一个符合被确定作为主虚拟负载均衡器的一个LB节点。符合被确定作为主虚拟负载均衡器的标准优选为虚拟负载均衡器的状态信息、LB节点网络连通状态信息或者LB节点运行状态信息中任一种状态信息均为正常。具体的，LB节点运行状态信息可基于LB节点的CPU使用率、内存使用率或者磁盘使用率中的一种或者几种指标单独确定或者共同确定；在共同确定时可分别为CPU、内存及磁盘设置不同的权重系数。LB节点网络连通状态信息包括Tap端口状态、内网物理网卡的状态或者虚拟交换机的状态中的一种或者几种状态单独确定或者共同确定。

状态监测模块34独立监测LB节点30中已部署的全部虚拟负载均衡器的状态信息、LB节点网络连通状态信息及LB节点运行状态信息，并通过独立部署于每个LB节点的管理网卡303定时上报至SDN控制器11。状态监测模块44独立监测LB节点40中已部署的全部虚拟负载均衡器的状态信息、LB节点网络连通状态信息及LB节点运行状态信息，并通过独立部署于每个LB节点的管理网卡403定时上报至SDN控制器11。SDN控制器根据每个LB节点中的虚拟负载均衡器的状态信息生成切换策略包括：当虚拟负载均衡器的状态信息、LB节点网络连通状态信息或者LB节点运行状态信息中任一种状态信息发生异常时，触发SDN控制器11生成切换策略的事件。

高可用实现方法还包括：SDN控制器11向LB节点下发流表更新通知至LB节点中用于形成东西向数据转发链路的数据转发设备中的流表的事件。以通过前述技术方案使得在主虚拟负载均衡器与备虚拟负载均衡器的对应关系关系发生变化后，确定数据流在切换之前与切换之后的转发路径，具体参图4所示。

在本实施例中，步骤S2之后还包括：在对LB节点中的虚拟负载均衡器的状态进行切换后，由SDN控制器11向LB节点中的ovs-agent32(42)下发流量转发策略，ovs-agentt32(42)根据流量转发策略对流表311(411)中的转发项予以修改，以删除切换策略下发至指定LB节点之前状态中主虚拟负载均衡器的流表匹配规则，并为指定LB节点中所创建或者选取的新的主虚拟负载均衡器写入流表匹配规则，流表匹配规则由Tap端口名称与action组成。

结合图4所示，LB节点30中虚拟负载均衡器361在切换之前作为主虚拟负载均衡器，而LB节点40中的虚拟负载均衡器461在切换之前作为备虚拟负载均衡器，并构成主/备虚拟负载均衡器的对应关系。在切换之前，虚拟交换机流表311a中的转发项沿图4中虚线所对应的路径(即VIP192.168.1.100经由LB节点30指向计算节点60中的虚拟机VM所形成的带箭头的虚线)将用户对虚拟机的VM的访问请求及数据流转发至及计算节点60的后端虚拟机VM中。当主/备虚拟负载均衡器切换后，虚拟负载均衡器461作为新的主虚拟负载均衡器，虚拟负载均衡器361作为从虚拟负载均衡器或者当LB节点30的网络连通状态信息及运行状态信息非正常时，在LB集群300中重新选取一个网络连通状态信息及运行状态信息均正常的一个或者多个LB节点，以选取或者重新创建一个或者多个新的虚拟负载均衡器以作备虚拟负载均衡器。此时，虚拟交换机流表411a中的转发项沿图4中点划线所对应的路径(即VIP192.168.1.100经由LB节点40指向计算节点60中的虚拟机VM所形成的带箭头的点划线)将用户对虚拟机的VM的访问请求及数据流转发至及计算节点60的后端虚拟机VM中。在上述过程中，虚拟交换机流表311a中流表匹配规则中的action被修改deny(切换之前虚拟交换机流表311a中流表匹配规则中的action为accept)，虚拟交换机流表411a中流表匹配规则中的action被修改accept(切换之前虚拟交换机流表411a中流表匹配规则中的action为deny)。

优选的，在本实施例中，该方法还包括将当前状态中的主虚拟负载均衡器与备虚拟负载均衡器之间所形成的对应关系保存至SDN控制器11，并在指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器后，更新对应关系。至于在指定LB节点中是重新选取还是创建新的虚拟负载均衡器并将创建的虚拟负载均衡器作为新的主虚拟负载均衡器根据后续的确定策略予以确定。

在实施例中，前述确定策略具体如下所述。

由SDN控制器11筛选出已创建虚拟负载均衡器最少的LB节点，并在已创建虚拟负载均衡器最少的LB节点中创建新的虚拟负载均衡器，以作为主虚拟负载均衡器或者备虚拟负载均衡器。

参图3所示，如果LB节点30中已经部署的虚拟负载均衡器为3个，而LB节点40中已经部署的虚拟负载均衡器为4个，并在LB节点30的LB节点网络连通状态信息及LB节点运行状态信息均正常时，则优选在LB节点30中创构新的虚拟负载均衡器，从而使得各个LB节点的资源能够得到充分利用，并确保各个LB节点中的虚拟负载均衡器的数量趋于一致，从而更有利于形成成对的主/备虚拟负载均衡器的对应关系。

当SDN控制器11生成切换策略的事件后，由SDN控制器11从全部LB节点中被作为主虚拟负载均衡器及备虚拟负载均衡器最少的LB节点中选取一个在当前状态中作为备虚拟负载均衡器且在当前状态中作为备虚拟负载均衡器所属LB节点处于状态正常的备虚拟负载均衡器创建主虚拟负载均衡器，然后在从剩余的状态正常的LB节点中选取和/或创建若干新的虚拟负载均衡器作为备虚拟负载均衡器，并将备虚拟负载均衡器与指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器所形成的对应关系保存至SDN控制器11。进一步的，当SDN控制器11生成切换策略的事件后，由SDN控制器11从全部LB节点中被作为备虚拟负载均衡器及主虚拟负载均衡器最少的LB节点中创建一个新的虚拟负载均衡器以作为备虚拟负载均衡器。至于在从剩余的状态正常的LB节点中以选取已经部署的虚拟负载均衡器作为备虚拟虚拟负载均衡器，还是创建一个或者多个新的虚拟负载均衡器作为备虚拟负载均衡器，可由SDN控制器11对LB集群300中的各个LB节点所具有的一种或者几种状态信息是否正常予以确定。

当LB集群300中包含数量众多的LB节点(参图5中的LB节点30、80及40)时，则需要考虑重新确定主虚拟负载均衡器的LB节点在当前状态中主、备虚拟负载均衡器的数量的问题，过多的虚拟负载均衡器会增加指定LB节点中CPU、内存及磁盘等资源消耗。当然，图5中的LB节点80依然采用与LB节点30或者40相似的拓扑结构，并通过内网物理网卡801接入由内网交换机50所形成的Tunnel。因此，在实施例中，对于究竟是创建一个新的虚拟负载均衡器作为主虚拟负载均衡器，还是选取一个已经部署的虚拟负载均衡器作主虚拟负载均衡器，可需要依次采用上述确定策略，以避免浪费已经部署(此时已经被创建)的虚拟负载均衡器，又能兼顾并平衡各个LB节点的资源消耗。由此更有利于SDN控制器11根据主/备虚拟负载均衡器的状态信息以确定在哪个指定LB节点中以何种方式确定新的主虚拟负载均衡器，并允许用户对虚拟机所发起的访问请求所对应的数据包及数据流通过重新确定的主虚拟负载均衡器所确定的转发路径，将用户的访问请求转发到计算节点60中并位于后端的虚拟机VM中。

综上，在本实施例中，通过LB节点中的状态监测模块独立监测LB节点中已部署的全部虚拟负载均衡器发生异常时，能够通过SDN控制器重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器，以构建新的主/备虚拟负载均衡器，从而使得在基于SDN架构的云平台等计算机系统中实现了用户对计算节点所部署的虚拟机VM发起的访问请求在转发层实现了对数据报文转发的高可用；同时，在本实施例中，由于不需要为主/备虚拟负载均衡器(或者其他已经创建但未被定义为主/备虚拟负载均衡器)创建并维护守护进程，因此可显著地降低对LB节点进行侦测所需要各种类型的资源需求及资源浪费；最后，通过切换策略及确定策略，实现了对主/备虚拟负载均衡器的合理选择与定义，从而最终实现了虚拟负载均衡器的高可用，并显著地提高了云计算平台对用户或者管理员在客户端(例如电脑、GUI)所发起的访问请求予以高效且可靠的响应。

实施例二：

结合图2所示，并基于实施例一所揭示的一种虚拟负载均衡器的高可用实现方法，本实施例还揭示了一种计算机系统(以下简称“系统”)。

在本实施例中，一种计算机系统200，包括：部署SDN控制器11的控制节点10，若干计算节点60及若干独立部署状态监测模块的LB节点，计算节点与LB节点共同接入内网交换机50。状态监测模块独立监测LB节点中已部署的全部虚拟负载均衡器的状态信息，并上报至SDN控制器11。SDN控制器11根据每个LB节点中的虚拟负载均衡器的状态信息生成切换策略，将切换策略下发至指定LB节点后，在指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器。

结合图6所示，作为本实施例所披露的计算机系统200的一种合理变形，本实施例还揭示了一种计算机系统200A，该计算机系统200A包括若干网络节点70、网络节点71，甚至数量更多的网络节点，网络节点部署至少一个LB节点。具体的，网络节点70中部署LB节点30，网络节点71中部署LB节点40；甚至，还可将LB节点40从网络节点71中剥离并单独部署，并共同接入由内网交换机50所形成的Tunnel。图2与图6中虽然仅示出一个计算节点60，但本领域技术人员可以合理地预测到该计算机系统200(计算机系统200A)可部署数量更多的计算节点，并在每个计算节点60中部署一个或者多个虚拟机或者容器。

本实施例所揭示的系统，支持VMware ESXi、Linux KVM等主流虚拟化平台，充分发挥虚拟化的优势，实现快速部署、批量部署、镜像备份、快速恢复，并且能够灵活迁移。同时，还支持丰富的负载均衡调度算法，可根据具体应用场景，采用不同算法。支持算法包括：轮询、加权轮询、最小连接、加权最小连接、随机、源地址HASH、目的地址HASH、源地址端口HASH等算法。以上负载均衡算法适用于4～7层服务器负载均衡。此外，对于7层服务器负载均衡还支持基于应用特征的分发，例如基于HTTP头域、内容等。尤其是能够更加方便地实现虚拟网络设备(VNF)的快速部署、支持VxLAN三层网关功能，并在SDN控制器11介入下能够通过实现服务链功能，并持NETCONF(基于XML的网络配置的协议)、Open Flow等多种SDN协议。同时，本实施例所揭示的计算机系统200和/或计算机系统200A可视为一种云计算平台、数据中心或者集群服务器等。

本实施例所揭示的系统与实施例一中具有相同部分的技术方案，参实施例一所述，在此不再赘述。

实施例三：

参图7所示，本实施例揭示了一种电子设备500，包括：处理器51、存储器52以及存储在存储器52中且被配置为由处理器51执行的计算机程序，该处理器51在执行所述计算机程序时执行如实施例一所述的虚拟负载均衡器的高可用实现方法中的步骤。

具体的，该存储器52由若干存储单元组成，即存储单元521～存储单元52j，其中，参数j取大于或者等于二的正整数。处理器51与存储器52均接入系统总线53。系统总线53的形式并不需要予以具体限定，I²C总线、SPI总线、SCI总线、PCI总线、PCI-e总线、ISA总线等，并可根据电子设备500的具体类型及应用场景需求予以合理变更。鉴于系统总线53并非本申请的发明点，故在本申请中不予展开陈述。存储单元52可为物理态的存储单元，从而将电子设备100理解为物理态的计算机或者计算机集群或者集群服务器；同时，存储单元52还可为虚拟态的存储单元，例如基于物理存储设备通过底层虚拟化技术所形成的虚拟存储空间，从而将该电子设备100配置为虚拟服务器或者虚拟集群等虚拟装置。

本实施例所示出的电子设备500与实施例一和/或实施例二中相同部分的技术方案，请参实施例一和/或实施例二所示，在此不再赘述。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (14)

1.虚拟负载均衡器的高可用实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过独立部署于每个LB节点中的状态监测模块独立监测所述LB节点中已部署的全部虚拟负载均衡器的状态信息，并上报至SDN控制器；

S2、SDN控制器根据每个LB节点中的虚拟负载均衡器的状态信息生成切换策略，将所述切换策略下发至指定LB节点后，在所述指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器。

2.根据权利要求1所述的高可用实现方法，其特征在于，步骤S1中，所述状态监测模块独立监测所述LB节点中已部署的全部虚拟负载均衡器的状态信息、LB节点网络连通状态信息及LB节点运行状态信息，并通过独立部署于每个LB节点的管理网卡定时上报至SDN控制器；

步骤S2中，所述SDN控制器根据每个LB节点中的虚拟负载均衡器的状态信息生成切换策略包括：当虚拟负载均衡器的状态信息、LB节点网络连通状态信息或者LB节点运行状态信息中任一种状态信息发生异常时，触发SDN控制器生成切换策略的事件。

3.根据权利要求1所述的高可用实现方法，其特征在于，所述步骤S2之后还包括：SDN控制器向LB节点下发流表更新通知至LB节点中用于形成东西向数据转发链路的数据转发设备中的流表的事件。

4.根据权利要求3所述的高可用实现方法，其特征在于，所述数据转发设备包括虚拟网络交换机或者虚拟路由器，所述数据转发设备保存所述流表，所述流表通过独立的Tap端口与独立的虚拟负载均衡器连接，每个LB节点中所有的虚拟负载均衡器被所属LB节点中所述负载均衡器监测模块所纳管。

5.根据权利要求3所述的高可用实现方法，其特征在于，所述步骤S2之后还包括：由SDN控制器向LB节点中的ovs-agent下发流量转发策略，所述ovs-agent根据流量转发策略对流表中的转发项予以修改，以删除切换策略下发至指定LB节点之前状态中主虚拟负载均衡器的流表匹配规则，并为指定LB节点中所创建或者选取的新的主虚拟负载均衡器写入流表匹配规则，所述流表匹配规则由Tap端口名称与action组成。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的高可用实现方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：通过SDN控制器在至少两个LB节点中的一个LB节点已部署的虚拟负载均衡器中选取一个状态正常的虚拟负载均衡器作为当前状态的主虚拟负载均衡器，并将剩余LB节点中选取至少一个状态正常的虚拟负载均衡器作为当前状态的备虚拟负载均衡器。

7.根据权利要求6所述的高可用实现方法，其特征在于，所述高可用实现方法还包括：将当前状态中的主虚拟负载均衡器与备虚拟负载均衡器之间所形成的对应关系保存至SDN控制器，并在所述指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器后，更新所述对应关系。

8.根据权利要求6所述的高可用实现方法，其特征在于，在所述指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器包括：由所述SDN控制器筛选出已创建虚拟负载均衡器最少的LB节点，并在所述已创建虚拟负载均衡器最少的LB节点中创建新的虚拟负载均衡器，以作为主虚拟负载均衡器或者备虚拟负载均衡器。

9.根据权利要求8所述的高可用实现方法，其特征在于，在所述指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器之后还包括：在全部LB节点中重新选取和/或创建新的备虚拟负载均衡器。

10.根据权利要求9所述的高可用实现方法，其特征在于，所述在全部LB节点中重新选取和/或创建新的备虚拟负载均衡器包括：

由所述SDN控制器从全部LB节点中被作为主虚拟负载均衡器及备虚拟负载均衡器最少的LB节点中选取一个在当前状态中作为备虚拟负载均衡器且所述在当前状态中作为备虚拟负载均衡器所属LB节点处于状态正常的备虚拟负载均衡器作为主虚拟负载均衡器；

从剩余的状态正常的LB节点中选取和/或创建若干新的虚拟负载均衡器作为备虚拟负载均衡器，并将所述备虚拟负载均衡器与所述指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器所形成的对应关系保存至SDN控制器。

11.根据权利要求6所述的高可用实现方法，其特征在于，所述LB节点配置纳管ovs-agent与状态监测模块的管理网卡，所述管理网卡连接SDN控制器，所述管理网卡通过SDN控制器接收用户预先向各LB节点配置的状态正常与状态异常的预配置信息，所述预配置信息包括表征虚拟负载均衡器的状态信息、LB节点网络连通状态信息或者LB节点运行状态信息中任一种状态信息是否正常的预定义值。

12.一种计算机系统，其特征在于，包括：

部署SDN控制器的控制节点，若干计算节点及若干独立部署状态监测模块的LB节点，所述计算节点与LB节点共同接入内网交换机；

所述状态监测模块独立监测所述LB节点中已部署的全部虚拟负载均衡器的状态信息，并上报至SDN控制器；

SDN控制器根据每个LB节点中的虚拟负载均衡器的状态信息生成切换策略，将所述切换策略下发至指定LB节点后，在所述指定LB节点中重新选取和/或创建新的主虚拟负载均衡器。

13.根据权利要求12所述的计算机系统，其特征在于，所述计算机系统包括若干网络节点，所述网络节点部署至少一个LB节点。

14.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器，由至少一个存储单元组成的存储装置，以及

在处理器与存储装置之间建立通信连接的通信总线；

所述处理器用于执行存储装置中存储的一个或者多个程序，以实现如权利要求1至11中任一项所述的负载均衡器的高可用实现方法。

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