DNS负载均衡

DNS负载均衡


什么是DNS负载均衡

在NAS环境中,主机可通过域名访问存储阵列上的服务。当同一域名下有多个IP地址时,可通过DNS实现不同IP间的负载均衡。


存储系统的DNS负载均衡特性是指主机通过域名访问存储阵列的NAS业务时,先发DNS请求到存储系统内置的DNS服务器,根据域名获取IP地址。域名下包含多个IP时,内置DNS服务器根据各IP所在的控制器的CPU利用率、端口带宽利用率、所在控制器的NAS连接数等,选择负载较轻的IP作为DNS响应返回给主机。主机收到DNS响应后,向目标IP发起业务请求。


存储系统的DNS负载均衡特性主要包含域名解析和IP负载均衡的功能。


什么是域名解析

通过设置逻辑端口的侦听DNS查询请求属性来对外提供域名解析服务,该逻辑端口上配置的IP地址可作为DNS Server IP。


表1 域名解析相关概念

概念

含义

逻辑端口

逻辑端口的创建基于物理以太网端口、绑定端口或VLAN,主要用于文件业务的运行。

侦听DNS查询请求

逻辑端口配置侦听DNS查询请求属性后,该逻辑端口配置的IP地址可作为DNS Server IP。主机客户端使用该IP即可发起域名解析请求。

DNS Zone

DNS是树形结构,每个节点就是一个域。通常每个域都由专门的DNS服务器管理。每个域可以继续划分为子域,并将子域的解析任务委派给子域的服务器。传统意义的DNS Zone是配置DNS服务器时用到的一个概念,用于描述DNS中的一个域的配置。由于域可以继续划分为子域,位于DNS树末端的节点,也可以称之为DNS Zone。

本文档中的DNS Zone本质上是DNS树末端的一个域名。该域名的业务分布在存储阵列上。该域名中包含了一组IP,并期望主机客户端通过域名访问阵列上的共享服务时,可以实现整个存储阵列的负载均衡分布。

不同负载均衡策略的差异分析

存储系统DNS负载均衡特性支持的策略有加权轮询方式、按节点CPU利用率、按节点连接数、按节点带宽利用率、按节点综合负载,其选择参考如表2所示。


表2 负载均衡策略对比

名称

说明

优点

缺点

加权轮询

当客户端通过域名访问时,同一域名下需负载的各IP随机被选中处理客户端业务。

NAS各业务本身差异不大时,均衡效果最佳。

  • 仅在各IP间均衡,无法感知所在节点的实时负载情况。

  • 任何DNS域名请求(如客户端的ping、nslookup请求或showmount命令等),超时或认证失败的业务连接都会影响负载均衡。

  • 在客户端连接数量较少的情况下,均衡效果不明显,可能导致域名中的部分IP未被选中处理客户端业务。

CPU利用率

当客户端通过域名访问时,根据各节点CPU使用率性能数据计算权重,以权值作为概率选择节点处理客户端业务。

  • 依赖的数据为CPU使用率,能够以权值概率来选择性能数据中CPU使用率最低的节点处理客户端业务,同时也能应对并发场景。

  • OPS(Operations Per Second)型业务主要消耗CPU,该策略适合数据库,虚拟化,EDA仿真等场景的OPS型业务。

CPU使用率需要各节点承担业务才会显著变化,先挂载的客户端必须跑业务,后续才能有效的按CPU利用率进行负载均衡,具有一定的时延性。

带宽利用率

当客户端通过域名访问时,根据各节点总带宽利用率性能数据计算权重,以权值作为概率选择节点处理客户端业务。

  • 依赖的数据为节点总带宽使用率,能够以权值概率来选择性能数据中端口总带宽使用率最低的节点处理客户端业务,同时也能应对并发场景。

  • 该策略适合带宽型业务。

  • 均衡粒度较粗,只能在各节点间负载均衡,不能细分到各物理端口上。

  • 带宽利用率需要各节点承担业务才会显著变化,先挂载的客户端必须跑业务,后续才能有效的按端口带来利用率进行负载均衡,具有一定的时延性。

NAS连接数

当客户端通过域名访问时,根据各节点NAS连接数性能数据计算权重,以权值作为概率选择节点处理客户端业务。

  • 依赖的数据为节点NAS连接数,能够以权值概率来选择性能数据中连接数最少的节点处理客户端业务,同时也能应对并发场景。

  • 适合大连接数场景。例如员工很多的大企业,高校等,均衡各个IP的连接数,避免单个IP并发过多。


  • 性能数据中的连接数是各节点的非实时性能数据,会影响客户端的负载均衡。

  • 如果已挂载的NFS业务没有报文交互时,节点会清除连接信息,但节点的挂载点还存在,新的客户端根据连接数可能还会挂载到该节点,影响负载均衡。

综合负载

当客户端通过域名访问时,根据性能数据的节点综合负载选择节点处理客户端业务。根据CPU利用率、带宽利用率和NAS连接数计算节点负载,负载越低则被选中的概率越高。

  • 综合负载能考虑到节点的CPU使用率和吞吐量,选择负载最低的节点来承担客户端业务。

  • 综合负载不会一直选择负载最低的节点承担业务,而是让负载低的节点尽可能多的承担业务,逐步达到系统的负载均衡。

综合负载统计需要节点承担业务才会显著变化,先挂载的客户端必须进行业务,后续才能有效的按综合负载进行负载均衡,具有一定的时延性。




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作者: 小编


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