資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：單臺服務器可以提供超過萬并發連接，萬，線速轉發能力。外網負載均衡轉發示意圖如下與內網不同的是，外網流量是從公網進來的。這樣上聯交換機會根據算法，將流量負載均衡到集群中的各臺服務器上。
ULB （UCloud Load Balancer）提供流量分發的能力，保證業務可擴展和高可用。支持內網和外網兩種場景，支持請求代理和報文轉發兩種轉發模式。下文將分別介紹ULB的的請求代理（下簡稱ULB7）和報文轉發模式（下簡稱ULB4）的基本架構。
名詞
UVER：UCloud Virtual Edge Router，UCloud的公網流量轉發中心。UVER從業務庫中獲取所有EIP的下一跳信息，并將EIP的流量進行封裝轉發。
內網ULB4
內網ULB4是基于DPDK技術自研的。單臺服務器可以提供超過3000萬并發連接，1000萬 pps，10G線速轉發能力。采用集群部署，單個集群至少4臺服務器。利用ECMP+ BGP實現高可用。
內網ULB4采用了類似于DR的轉發模式。內網負載均衡轉發示意圖如下：
如上圖，ULB4集群通過向其上聯的接入交換機宣告相同的VIP（虛擬IP），接入交換機配置了ECMP算法，能將流量負載均衡到多臺ULB服務器上，從而構成了ULB4集群。當ULB4集群中某些服務器發生轉發異常的時候，BGP報文轉發也會停止轉發，在三秒之內該ULB4服務器就會被剔出服務器集群，從而保證高可用，同時ULB4集群健康檢查模塊也將發出告警，使得工程師介入處理。此外同一個ULB4集群的服務器都是跨可用區分布的，保證ULB4集群跨可用區高可用。 ULB4中有模塊專門負責后端節點的健康檢查（目前僅支持TCP/UDP端口探測），并上報給ULB4Manager和ULB4轉發服務器。ULB4轉發服務器收到Client的業務報文后，將從狀態正常的后端節點中選擇一個，修改目的mac后打隧道送到后端節點，過程中其中的源IP和目的IP保持不變。ULB4模式下后端節點必須在LO口綁定ULB4的VIP（虛擬IP）地址，并監聽服務，才能正確處理報文，并將回包直接單播送回給Client。這是一個典型的DR過程，因此內網ULB4可以直接看到Client的源IP。
外網ULB4
外網ULB4與內網ULB4類似，同樣是基于DPDK技術自研的。單臺服務器可以提供超過3000萬并發連接，1000萬 pps，10G線速轉發能力。采用集群部署，單個集群至少4臺服務器。利用ECMP+ BGP實現高可用。同樣的，它采用了類似于DR的轉發模式。外網負載均衡轉發示意圖如下：
與內網ULB4不同的是，外網流量是從公網進來的。Client訪問ULB4的流量進入UCloud POP點，進入UVER（UCloud Virtual Edge Router）。UVER是UCloud自研的公網流量計算中心，能夠從業務庫中獲知所有的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的下一跳。一個ULB4的EIP會落到ULB4集群中的所有服務器上，因此UVER將這部分流量，按照一致性哈希算法送到ULB4集群各個服務器中。后續的流程與內網ULB4類似。Backend節點中需要將ULB的EIP綁定在LO口，并監聽服務，而回程報文將直接送到UVER，并通過internet返回Client。
在外網ULB4中，集群健康檢查模塊將定時探測服務器的存活狀態，如果發現有服務器有問題，則將通知UVER，將異常服務器剔除，從而保證高可用。同樣的，外網ULB4集群也是跨可用區高可用的。
內網ULB7
ULB7基于Haproxy開發，單個實例可以支持超過40w pps，2Gbps，以及至少40萬并發連接。架構如下圖：
內網ULB7采用集群部署，單個集群至少4臺服務器。租戶底層共用服務器，但是采用Docker進行資源隔離和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的請求之后，內網ULB7將client到ULB7 IP的連接，轉化為ULB7的proxy IP到Backend（服務節點）實際IP的連接。因此Backend（服務節點）無法直接看到Client ip，只能通過X-Forwarded-For（HTTP模式）獲取。
內網ULB7利用ECMP+ BGP實現高可用，內網ULB7服務器通過Quagga與上聯交換機建立BGP連接。同集群下的多臺服務器，將向上聯交換機發起相同的VIP（虛擬IP）宣告。這樣上聯交換機會根據ECMP算法，將流量負載均衡到集群中的各臺服務器上。當有服務器發生異常時，三秒內BGP會中斷，從而將故障服務器踢出集群，保證服務仍然可以正常工作。
外網ULB7
ULB7基于Haproxy開發，單個實例可以支持超過40w pps，2Gbps，以及至少40萬并發連接。ULB利用CPU的親和性，實現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的請求之后，ULB7將client到ULB7 EIP的連接，轉化為ULB7的proxy ip（代理IP）與Backend（服務節點）實際ip的連接。因此Backend無法直接看到Client ip。另外，節點健康檢查模塊是集成在ULB7進程中的，因此不需要額外的節點健康檢查模塊。
同樣的，在外網ULB7中，集群健康檢查模塊將定時探測服務器的存活狀態，如果發現服務器有問題，則將通知UVER，將異常服務器剔除，從而保證高可用。同樣的，外網ULB7集群也是跨可用區高可用的。
模式比對
相對于ULB7，ULB4轉發能力更強，適合與追求轉發性能的場景。而ULB7則可以對七層數據進行處理，可以進行SSL的卸載，執行域名轉發、路徑轉發等功能，并且后端節點不需要額外配置VIP（虛擬IP）。
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