四層交換

六，第四層交換與服務器集群
　　　 在第四層交換和服務器集群技術（如Microsoft的Wolfpack)之間有一些共同的
功能。它們都能提供服務品負載平衡和故障防護功能，盡管許多集群技術的實現支持橫跨多個服務器的應用程序的負載平衡。這二種技術的不同之處在于：集群功能經常被密地集成在服務器操作系統中，因此是廠家專有的。被嵌入到操作系統中意味著集群技術能支持文件系統共享和緊密的服務器資源濫測，并允許更快的服務器容錯。另一方面，第四層交換是建立在標準IP協議族之上的。因此，它使不同廠商，不同操作系統的服務器為負載平衡和增強可靠性而組成一個“松散耦合”服務器集群，這兩種技術產不是彼盯對立的。服務器集群能利用第四層交換來同時提高應用程序擴展性和服務器可用性。
　 在服務器集群中使用第四層交換可以在交換機上利用第四層交換的功能來保證服務器集群中各服務器的負載平衡。第四層交換可以使人們對許多備份服務器進行毫無顧忌的選擇，同時，還會有一系列服務器在提供同樣的服務，這樣就可以使各服務器上的通信量負載達到平衡。
　 到目前為止，能使負載達到平衡的唯一方法是輪換主機地址，但問題在于預測或控制每一服務器將要獲得的負載是一件很不容易的事情，這簡直太原始了，并不能滿足用戶對第四層交換的要求。應用第四層交換，采用先進的應用分配算法，能更好，更智能實現負載平衡。根據所需負載均衡的顆粒度，第四層交換機可以利用多種方法將應用會話分配到服務器上。這些方法包括求權數最小接入的簡單加權循環、測量往返時延和服務器自身的閉合環路反饋等等。
　 閉合環路反饋是最先進的方法，它利用可用內存、I/O中斷和CPU利用率等特定的系
統信息，這些信息可以為適配器驅動器和第四層交換機自動獲取。目前的閉合環路反饋機制要求在每臺服務器上安裝軟件代理。

七，如何選用合適的第四層交換
　　 a,速度
　 為了在企業網中行之有效，第四層交換必須提供與第三層線速路由器可比擬的性能。也就是說，第四層交換必須在所有端口以全介質速度操作，即使在多個千兆以太網連接上亦如此。千兆以太網速度等于以每秒1488000 個數據包的最大速度路由(假定最壞的情形,即所有包為以及網定義的最小尺寸,長64字節)。
　　 b,服務器容量平衡算法

　 依據所希望的容量平衡間隔尺寸，第四層交換機將應用分配給服務器的算法有很多種，有簡單的檢測環路最近的連接、檢測環路時延或檢測服務器本身的閉環反饋。在所有的預測中，閉環反饋提供反映服務器現有業務量的最精確的檢測。
　　 c,表容量
　 應注意的是，進行第四層交換的交換機需要有區分和存貯大量發送表項的能力。交換機在一個企業網的核心時尤其如此。許多第二/ 三層交換機傾向發送表的大小與網絡設備的數量成正比。對第四層交換機，這個數量必須乘以網絡中使用的不同應用協議和會話的數量。因而發送表的大小隨端點設備和應用類型數量的增長而迅速增長。第四層交換機設計者在設計其產品時需要考慮表的這種增長。大的表容量對制造支持線速發送第四層流量的高性能交換機至關重要.
　　 d,冗余
　 第四層交換機內部有支持冗余拓撲結構的功能。在具有雙鏈路的網卡容錯連接時，就可能建立從一個服務器到網卡，鏈路和服務器交換器的完全冗余系統。

八，介紹幾種第四層交換產品
　　 Berkeley Networks公司的exponeNT e4和Alteon Networks公司的ACEswith 180兩款
第四層交換產品具有突出的性能和靈活性，能夠比第二層和第三層交換機做出更智能的轉發決定。由于把包頭查詢的代碼嵌入到交換機中的專用集成電路（ASIC）中去實現上述功能，幾乎不會造成任何延時。這兩家廠商的交換機都能實現10M、100M和千兆以太網功能，但是Berkeley的交換機是設計用于企業應用的，而Alteon交換機則是用于擁有大量Web或FTP服務器的機構的。
　 Alteon的第四層交換技術能通過對服務器的性能和運行狀況的實時監測，根據不同
服務器的健康狀況，將來訪的數據流以經濟高效的方式分配到合適的服務器上。同時，Alteon的第四層交換技術具有Web高速緩存重定向功能，能把指定發往遠程Internet主機的HTTP通信攔截，并將這些通信重新定向到本地的高速緩存服務器上，從而大大加快了訪問Internet的速度，并節省了大量寶貴的廣域網帶寬。而且這對于用戶和信息提供者來說是完全透明的，不需要用戶和信息提供者做任何的設置。
　　 Cabletron公司的SmartSwitch Router和Torrent NetworkingTechnologies公司推出
的IP9000 Gigabit Router 也是具有第四層交換功能的產品。其中SmartSwitch Router可以實現骨干網從常規第三層交換向全面的第三、第四層交換功能的升級轉換，其獨特的廣域網集成能力以及基于第四層交換的訪問控制能力對于網絡數據傳輸安全、有序地進行發揮了關鍵作用。此外，Cabletron Smart SwitchRouter基于第四層交換的QoS功能為特定業務應用數據交換提供了不同級別的優先處理能力。

九，第四層交換與單功能負載均衡產品
　 目前一般的單功能負載均衡產品可以每秒連接400到800個接入。而同時具有第二層和第四層功能的新一代產品（使用定制的專用集成電路的基于硬件的負載均衡功能）的連接速度則超過了每秒10萬次接入。
　 第四層交換機在形式和功能上與專用負載均衡器完全不同。傳統基于硬件的負載均衡器是速度為45Mbps的優化的兩端口設備。而第四層交換機是設計用于高速Intranet應用的，它支持100Mbps或千兆位接口。

　 第四層交換除了負載均衡功能外還支持其它功能，如基于應用類型和用戶ID的傳輸流控制功能。采用多級排隊技術，第四層交換機可以根據應用來標記傳輸流以及為傳輸流分配優先級。此外，第四層交換機直接安放在服務器前端，它了解應用會話內容和用戶權限，因而使它成為了防止非授權訪問服務器的理想平臺。

十，第四層交換方案
　 在本方案中，通過采用Alteon的第四層交換機來實現Web Server的負載均衡。
　 HTTP是Internet中最重要的一種應用，目前Internet上廣泛使用的Web Server，采
用的是多進程技術，占用系統資源多，效率較低，一般一臺Web Server只能承受幾百個并發用戶。采用第四層交換機可以很好地解決Web Server的擴展性問題，提高Web Server系統的可靠性，并在WebServer之間合理分配負載。
　　 Alteon的第四層交換機監測Web Server的可用性，包括物理連接、Web Server主機
、HTTP Server本身的健康狀況，當發現某臺Web Server不能提供Web 服務時，交換機自動把Web 請求分配到好的兩臺Web Server。Alteon第四層交換機還可以通過設置每臺Web Server能承受的最大會話數、設置溢出Web Server、備份Web Server等方法來進一步保證Web系統的可靠性。
　　 Web Server在同一局域網內實現負載均衡時采用多種負載均衡算法，包括Least
Connection、Round Robin、MinMiss和Hash算法，以及對算法的加權等等。
　　 當Web Server不在同一局域網內時，利用Alteon交換機的GlobalLoad Balance技術
來實現負載分擔的合理性問題。