网络负载均衡在现代企业中的实现与应用毕业设计论文（本科）.docx
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毕业设计
中文题目 网络负载均衡在现代企业中的实现与应用英文题目 Networkloadbalancingimplementation
andapplicationinmodernenterprises
本人郑重声明：
在毕业设计工作中严格遵守学校有关规定，恪守学术规范；我所提交的毕业设计是本人在 指导教师的指导下独立研究、撰写的成果，设计中所引用他人的文字、研究成果，均已在设计中加以说明；在本人的毕业设计中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改实验数据。
本设计和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。
学生签名：
年 月 日
摘要
网络负载均衡在现代企业中的实现与应用
【摘要】21世纪以来随着Internet和Intranet的高速发展，网络给人类生活带来很大的便利，人们在生活中越来越离不开网络了。
每天都有几十亿的人在用到网络，网上购物、网上订餐,甚至连水费、电费都可以通过简单的链接几分钟搞定。
而在这背后却是企业网络承受的压力越来越大。
例如2014年阿里巴巴集团旗下的天猫在双十一的成
交额为571亿元，那天24小时内有2.78亿笔交易，更让人惊叹的是在那天凌晨零点到
一点这一小时的交易额为122亿，成交的订单为6283万笔。
一小时的访问服务器人数是一个巨大的数据，将会造成服务器的拥堵，网络的瘫痪。
而在现实生活中也没有任何硬件可以满足这些需求，并且完成任务。
所以人们就发明了网络负载均衡的技术来解决这一系列问题。
【关键词】Interne，网络发展，网络负载均衡
I
ABSTRACT
Networkloadbalancingimplementationandapplicationinmodernenterprises
【Abstract】Sincethe21stcentury,alongwiththerapiddevelopmentofInternetandIntranet,thenetworkhasbroughtgreatconveniencetohumanlife.TodaytheInternethasbecomesomethingessentialinourworkanddailylife.Billionsofpeopleareonlineevery
day,suchasonlineshopping,onlinemealordering,andeventhepaymentofwaterandelectricityareavailablethroughasimplelinkinafewminutes,whichresultthatthepressureonthecorporatenetworkisgrowing.Forexample,theturnoverofTmallwhichisunderAlibabaGroupreached57.1billioninNovember11th,2014,andcompleted278milliontransactionswithin24hoursinthatday.Evenmore,thetradinginthefirsthourthatdayamountedto12.2billion,andthenumberoftransactionsreached62.83million,thisincredibledatareflectthenumberofpeoplewhoaccesstotheserverinone-hourissohuge,whichwillresultinservercongestionandnetworkparalysis.However,thereisnohardwarecanmeetsomanyneedssuccessfully.Thusthenetworkloadbalancingtechnologyisborntosolvetheseproblems.
【Keyword】Interne,networkdevelopment,networkloadbalancing
II
目录
目录
第一章 引言 1
第二章项目分析 2
1需求分析 2
2可行性分析 2
3使用方案 3
4本章小结 3
第三章概要设计 4
1设计目标 4
2网络拓扑图 4
3服务器群集与负载均衡 5
4本章小结 6
第四章服务器群集的搭建 7
1ACTIVEDIRECTORY域控制器的搭建 7
1.1AD的安装 7
1.2服务器加入域 15
2DHCP服务器的配置 18
3群集的创建 21
3.1群集的创建 21
4本章小结 24
第五章服务器负载均衡的搭建与测试 25
1DNS服务器的配置与测试 25
1.1DNS服务器的配置 25
1.2DNS服务器负载均衡测试 31
2NLB网络负载均衡的搭建 31
2.1 NLB网络负载均衡搭建 31
2.1NLB网络负载均衡测试 35
3本章小结 36
III
目录
第六章VRRP协议 37
1VRRP的配置 38
2VRRP负载均衡测试 41
3本章小结 42
第七章项目的不足与改进 43
致 谢 44
参考文献 1
IV
引言
第一章 引言
21世纪以来,随着Internet和Intranet的高速发展，网络的便捷、高效，使得人们越来越多的将它应用到我们的工作和生活中，从而也给网络带来了巨大的压力。
尤其是在一些现代企业中的服务器，经常要在有限的时间里面处理数以千万记的访问量和数据流量，即使这些服务器的处理能力和计算强度也随之相应的有增加，但这些日益增长的需求已经渐渐的超过了它们的承载能力。
那么在当服务器因超载而处理不过来的时候，我们可以做的有哪些呢？
首先是从硬件方面来解决问题，第一种选择是增加内存，服务器是从内存的缓冲中来读取页面，这样会使服务器的处理速度更加快捷。
但是，如果同一台的服务器的后台软件服务进程在某同一时刻也来占用到服务器的处理时间，那服务器能处理的过来吗？
处理不过来的时候又该怎么做？
那就尝试下第二种选择，把旧的处理器扔掉去做大量的硬件升级，但这样做，无论是对于现代企业的利益来说，还是对于用户的需求来说，依然是远远不够的。
因为不管或早或晚，不管如何升级服务器，它的硬件能力永远赶不上软件需求和用户需求的变化及增加。
特别是对现代企业来说，这样的升级以及更换，会使他们的财务支出预算大量的增加，这样也完全不符合现代企业的利益要求，同时也会造成资源的大量浪费。
而且这样更换处理器很难保证数据的完整性，数据的丢失很容易造成不可弥补的后果。
所以后来就有人想到，能不能利用旧的服务器和新的服务器一起工作以增加服务器的承载能力，经过不断地探索和尝试，在Internet领域，就出现了“群集”这个概念，但是同时又引发了另一个问题，那就是应该如何去均衡这些服务器之间的负载。
并且应该怎样做，才能使当有一台服务器崩溃时而不妨碍其他服务器的工作。
当然，网络的普遍应用导致网络所承担的压力也不单单只从服务器上体现，也会体现在链路上对链路层造成的大量堵塞，而通过对路由器的协议配置实现路由交换网络中的负载均衡也可以解决这一问题。
从而可见，网络负载均衡技术的应用与研究，对互联网时代人类的工作和生活的影响，意义深远。
第二章项目分析
1需求分析
最适合现代企业来说，应对网络的高速发展他们需要一种技术来解决问题同时也来降低他们的成本，网络负载均衡就是企业所需要的那种技术。
网络负载均衡，从服务器角度来讲，是由多台服务器组建成的服务器群集，每台服务器都具有等价的地位，都可以单独的对外提供服务而不需要其他服务器的辅助。
通过某种负载均衡技术，可将外部发送过来的请求分配到群集中的某一台服务器中，且接收到客户请求的服务器可以单独的对客户请求进行处理。
负载均衡技术能够将客户的请求平均分配到群集里面的服务器，从而实现快速、有效的处理客户的问题。
网络负载均衡可以应用到许多方面。
比如说链路层方面，可以在路由器上设置VRRP、RIP、OSPF这些协议来实现网络路由方面的冗余以及网络负载均衡。
而在交换机中也可以使用STP来解决问题。
网络负载均衡技术可以应用到许多方面。
比如链路层方面，可以在路由器上设置VRRP、RIP、OSPF这些网关冗余协议来进行网络路由方面的冗余以及实现网络负载均衡也可以通过设置动态路由协议OSPF、RIP来实现网络负载均衡。
而在交换机中，也可以通过使用STP来解决问题。
2可行性分析
（1）经济可行性
网络负载均衡只要在服务器群集或者在链路层进行配置，他充分的利用空余资源进行利用。
充分的节约企业的成本因此具有经济可行性。
（2）操作可行性。
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第二章项目分析
网络负载均衡主要是在服务器群集或者在链路层进行配置，所以他具有很高的操作性。
因此具有操作可行性。
3使用方案
本文主要是研究从以下两种方案中实现网络负载均衡：
（1）服务器负载均衡
通过NLB技术或者DNS服务器负载均衡将外部发送来的请求均匀分配到群集中的各台服务器上。
提供负载均衡策略以适应不同的网络环境。
（2）链路层负载均衡
通过对路由器配置动态路由协议OSPF、RIP或者网关冗余协议VRRP，HSRP，
GLBP。
来实现网络负载均衡，用户可以从最快的链路访问企业提供的应用服务。
4本章小结
本章简要描述了巨大的网络压力给现代企业的网络需求所带来的困扰，进行了系统的分析，并提供了相应的解决方案，即网络负载均衡技术，及网络负载均衡技术的一些分类。
比如服务器负载均衡和链路层负载均衡的一些负载均衡技术。
第三章概要设计
1设计目标
在现代企业的网络规划设计中，为了适应企业业务的发展、需求的变化以及技术上的应用更新，网络设计应该具有可扩展性，这是满足企业发展的必要条件。
同时，网络还需具备可管理性，网络可管理性是现代企业运营管理成功的基础。
网络可管理性应该提供多种可管理信息，如网络性能分析以及准确及时的网络故障报警、计费等。
还有最为重要的网络安全性，网络安全性是现代企业中最为重要的问题也是网络设计规划中的关键，主要包括物理的安全控制和网络的安全控制。
2网络拓扑图
企业网络规划设计首先要制作出网络拓扑图，网络拓扑图是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，它通过把网络服务器、网络工作站和网络设备之间相互连接，目的让用户能够很快的了解当前网络的结构。
而下图所展示的是企业中网络的大致结构拓扑图，它能使我们清楚的知道大体的服务器负载均衡和链路负载均衡的流程以及让我们明白负载均衡在网络中的位置。
网络拓扑图如下图2.1所示
第三章概要设计
图2.1
3服务器群集与负载均衡
在企业的网络规划设计中，要实现负载均衡，需要服务器群集。
服务器群集主要是由多台具有等价地位的服务器组成，服务器群集的功能是可以将多台服务器连接在一起，从而使服务器群集中运行的数据和程序具有高可用性和易管性，主要是把WWW服务器、SQL服务器、DHCP服务器、DNS服务器、E-mail服务器集中起来一起管理。
我们可以把服务器群集看成是一台独立的功能巨大且性能强大的服务器，这台巨大的服务器是由一块一块的小部件组成，而这些部件就是群集里的服务器。
单个用户在和服务器群集进行相互交流的时候，用户的感觉就像是在访问一台服务器而已，服务器群集最主要的目的是为了解决服务器单机运行时的不足，增强服务器的处理能力。
服务器群集具有以下优点：
（1）可用性
服务器群集中的服务和应用在其中某些成员服务器的软硬件或者其中组件出现故障的情况下，或者在其中某些成员服务器的维护期间，仍然可以不间断的提供服务。
（2）可管理性
在服务器群集中，允许管理员如同管理单台服务器那样去管理整个服务器群集中的服务器资源和设备。
（3）高伸缩性
高伸缩性服务器群集具有很强的可伸缩性。
随着需求和负荷的增减，可以向群集系统中添加或减少服务器，从而可以为企业有效控制成本。
在这样的配置下，可以有多台服务器执行相同的应用和数据库操作。
负载均衡技术主要是网络负载均衡技术，它主要是与服务器群集进行互补，是可面向前端应用和服务来支持高度可用和可伸缩性的群集。
而一般企业在服务器中采用的是服务器系统WindowsServer2003和WindowsServer2008中的负载均衡管理器，也包括在链路层上如路由器上使用协议来解决网络服务的拥挤问题。
第四章服务器群集的搭建
4本章小结
本章主要介绍了本项目的概要设计，通过网络拓扑图使我们能够清楚的了解一些企业的服务器群集的基本网络规划，以及网络负载均衡具体是在网络的哪个位置实现的，从而使我们可以了解到企业服务器的运行状态以及链路的规划状态。
第四章服务器群集的搭建
1ActiveDirectory 域控制器的搭建
ActiveDirectory域控制器是windows操作系统中的核心组件之一，在Windows网络操作系统中，域是安全边界。
域管理员只能管理域的内部，除非其他的域赋予了它相应的管理权限，它才能够访问或者管理其他的域，每个域都有自己的安全策略，以及它与其他域的安全信任关系。
域和工作组的区别，工作组是一群计算机的集合，它仅仅是一个逻辑的集合，各自计算机还是各自管理的，你要访问其中的计算机，还是要到被访问计算机上来实现用户验证的。
但是域是不同的，域是一个有安全边界的计算机集合，在同一个域中的计算机彼此之间已经建立了信任关系，在域内访问其他机器，不再需要被访问机器的许可了。
由于Windos2003server中的ActiveDirectory一般集成AD、DNS、DHCP一起安装的。
所以我们安装完AD后就不用去安装DNS和DHCP。
1.1AD的安装
1. 首先在核心服务器上点击开始运行管理工具管理您的服务器，如下图1.1.1所示。
图1.1.1打开管理您的服务器
2在服务器管理器中，在添加角色到您的服务器的右边，选择‘添加或删除角色’，如下图1.1.2所示。
图1.1.2添加或删除角色
3在‘配置您的服务器向导’页面，选择下一步，如图1.1.3所示
图1.1.3配置您的服务器向导
4在‘配置您的服务器向导’页面，勾选第一台服务器的典型配置此选项将会安装ActiveDirectory目录服务和IP地址管理、DNS服务器和DHCP服务器，然后点击下一步，如下图1.1.4所示。
图1.1.4配置选项
5在‘ActiveDirectory域域名’页面中，输入你想建立域的域名，这边是以NLB为域名，然后选择下一步，如下图1.1.5所示。
图1.1.5输入域名
6在‘NetBIOS名’页面中，我们默认NLB为NetBIOS域名，然后点击下一步，如下图1.1.6所示。
图1.1.6NetBIOS域名
7在‘服务器角色’页面中，我们选择域控制器角色并点击下一布如下图4.1.1.7所示。
图1.1.7选择要添加的角色
8在选择总结页面我们看到我们要装的是ActiveDirectory，并且将此服务器设置为与服务器，如下图4.1.1.8所示。
图1.1.8选择总结
9在‘数据库的日志文件文件夹’页面中，我们可以选择你要存放数据库和日志文件的地方，然后点击下一步，如下图1.1.9所示。
图1.1.9存放位置
10在‘数据库的日志文件文件夹’页面中，我们可以选择你要存放数据库和日志文件的地方，然后点击下一步，如下图1.1.10所示。
图1.1.10文件夹位置
11在‘权限’页面中，我们选择与windos2000或windosserver2003操作系统兼容。
如下图1.1.11所示
图41.1.11选择域的兼容
12在‘目录模式的还原模式的管理员密码’页面中，输入要设置的密码。
然后点击下一步，如下图1.1.12所示。
图1.1.12输入域的密码
13在安装的过程中选择立即重新启动，如下图1.1.13所示。
图1.1.13重新启动
14重启完将会出现这次配置过程安装的服务如下图4.1.1.14所示。
AD域控制器已经安装而且
DHCP服务器和DNS服务器也是都已经安装了。
图1.1.14服务器配置过程
15安装完，打开管理您的服务器检查下是否都安装正确，如下图4.1.1.15所示。
图1.1.15服务器的角色
1.2服务器加入域
服务器为什么要加入域呢？
首先域是一个管理边界，域拥有严格的控制，非域内成员服务器要访问域成员必须要拥有域管理员给出的权限帐户，否则非域成员是访问不了域的成员的，因此加入域会在域里面受到域的保护，并且加入域有助于域管理员统一管理整个域里面的资源。
而加入域也是需要主域的帐户来验证，验证成功后才能加入域。
1.首先打开网络连接，右击本地连接属性，点击Internet协议-->属性-->设置与AD域服务器的同网段IP。
如下图1.2.1所示。
图1.2.1IP设置
2.打开开始运行输‘CMD’，回车，然后输入ping目标AD域服务器的IP，确认可以ping通
AD域服务器。
如下图1.2.2所示。
图1.2.2确认ping通域服务器
3.右击我的电脑属性-->计算机名，然后点击更改-->点击域，输入你先前所设置的域名，然后点击确定。
如下图1.2.3所示。
图1.2.3加入域
4.在弹出的窗口内输入用户名和密码，这是验证域ad服务器的用户密码。
如下图1.2.4
所示。
图1.2.4输入域的帐号密码
5.验证完会确定提示你成功加入目标域。
这样就是已经将非域成员外的成员加入域。
如下图1.2.5所示。
图4.1.2.5加入域成功
2DHCP服务器的配置
DHCP是一个局域网的网络协议。
指的是由DHCP服务器控制一段IP地址范围，它能在客户机登录服务器的时候为客户机分配的一段IP地址和子网掩码，客户机从DHCP服务器上获得IP地址的过程成为DHCP的租约过程。
DHCP服务器可以设置租约的期限。
1.进入DHCP控制台，右键点击新建作用域如下图2.1所示
图2.1新建作用域
2.在作用域名输入你要输入的作用域名,如下图2.2所示
图2.2作用域域名
3.设置IP地址的范围,如下图2.3所示
图2.3设定IP地址范围
4.设置租约的期限，当这个期限一到，IP地址将会被收回。
如下图4.2.4所示、
图2.4设定租约期限
5.激活作用域选择默认，如下图2.5所示
图2.5激活作用域
6.最后查看配置完的DHCP服务器。
如下图2.6所示
图2.6查看DHCP
3群集的创建
服务器集群就是指将一群服务器集中起来一同管理或者一同进行某项工作，在客户端访问群集的时候就好像是在访问一台服务器而不是在访问多台服务器。
集群可以利用多个计算机进行并行计算从而获得很高的计算速度，也可以用多个计算机做备份，从而使得任何一个机器坏了整个系统还是能正常运行。
在之前创建完域控后就可以创建群集了在创建群集之前有两点要注意的一是不要将服务器群集作用在域控制器上，因为如果两节点有一台是域控制器那所有的节点必须都是域控制器，二是在在创建群集之前先去创建仲裁磁盘，必须要记住的一点是仲裁磁盘的盘符必须是Q，并且磁盘格式必须是NTFS。
3.1群集的创建
1.首先打开管理工具的群集管理器然后在打开到群集的连接选择创建新群集，如下图4.3.1所示
图3.1打开群集管理器
2.在新建服务器群集向导点击下一步 然后来到群集名称和域中输入你们想要的群集
名。
如下图3.2所示
图3.2输入群集名
3然后在选择计算机页面添加你要添加的第一个节点的计算机名。
如下图3.3所示
图3.3设定第一个节点的计算机
4接着到了IP地址页面，这边要我们输入的是群集的IP地址而不是主机的IP地址。
如下图3.4所示
图3.4设定群集IP地址
5在群集帐户中填写群集服务帐户密码如下图3.5所示
图3.5群集帐户密码
6接着就是在创建群集的过程中了，创建完你就可以查看现在群集中有下面这个节点了如下图这样群集就创建完了。
如下图3.6所示
图3.6查看配置好的节点
4 本章小结
本章主要介绍服务器群集的一些基本服务器的搭建与设置，建立起了AD域控制器、DNS服务器、DHCP服务器另外也建立了服务器群集。
使我们了解到了服务器的基本配置。
第五章服务器负载均衡的搭建与测试
第五章服务器负载均衡的搭建与测试
服务器负载均衡有很多，本章主要是实现DNS服务器负载均衡和NLB负载均衡这两种负载均衡。
首先是DNS服务器负载均衡。
DNS负载均衡技术的实现原理是在DNS服务器中为同一个主机名配置多个IP地址，在应答DNS查询时，DNS服务器对每个查询将以DNS文件中主机记录的IP地址按顺序返回不同的解析结果，将客户端的访问引导到不同的机器上去，使得
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