Citrix負載均衡在某省運營商業(yè)務的使用研究

潘家宏　楊陽　鄧偉偉

【摘要】? ? 當前 Citrix負載作為國外主流負載均衡產(chǎn)品之一，在數(shù)字通信領域得到了廣泛使用。中國移動作為移動通信的領航者，無論在國內(nèi)基站建設、網(wǎng)絡規(guī)模、業(yè)務營收都排名前列，其內(nèi)部業(yè)務支撐網(wǎng)有著眾多成熟的Citrix負載解決方案;本文就Citrix負載均衡進行了詳細概述，涉及Citrix配置的高可用性、應用加速以及安全技術，并在此基礎上對某省移動公司采用的解決方案進行了實例分析。

【關鍵詞】? ? Citrix? ? 負載均衡? ? 高可用? ? 應用安全? ? 冗余

一、介紹運營商行業(yè)背景及負載均衡技術的應用背景介紹

電子渠道出口作為某省移動公司對外提供線上業(yè)務辦理、對接大眾市場的公網(wǎng)出口，需提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡服務、豐富的APP增值業(yè)務、優(yōu)質(zhì)的售后服務，以保證運營商在業(yè)務重疊的殘酷競爭環(huán)境下仍葆有強大市場競爭力。近年來隨著電子渠道業(yè)務受理量持續(xù)增長，對于用戶感知強、響應頻率高的業(yè)務辦理請求，運營商需要依托現(xiàn)有網(wǎng)絡架構，采用軟/硬件負載解決方案來提高網(wǎng)絡設備和服務器帶寬，在提升現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)處理能力的同時保證組網(wǎng)的高可用性。

Citrix負載均衡產(chǎn)品設計思路與其他市面上主流負載相似，將多臺服務器以對稱的方式構建服務組，下掛的每臺真實服務器地位對等，均具備獨立對外提供服務的能力。根據(jù)不同業(yè)務的應用場景，通過Citrix負載均衡能提供最小連接數(shù)、輪詢、源ip地址散列等多元化調(diào)度算法，將外部請求盡可能均衡分配到服務組下的真實服務器，接收請求的真實服務器再將處理結(jié)果單獨返回請求端，最終實現(xiàn)負載分擔功能[1]。運營商業(yè)務部署環(huán)節(jié)采用硬負載均衡方式可解決高并發(fā)訪問的問題，保證現(xiàn)業(yè)務訪問請求得以快速轉(zhuǎn)發(fā)。

二、Citrix負載高可用性：

2.1負載冗余性

網(wǎng)絡架構搭建過程可將Citrix-NetScaler負載均衡部署成Active/Standby模式，通過配置NSIP （NetScaler管理IP），實現(xiàn)兩臺設備的的網(wǎng)絡聯(lián)通。Active負載均衡器每隔1S發(fā)送5個UDP數(shù)據(jù)包到Standby負載均衡器的3003端口，通告是否有配置或命令更新。因此在 Active的Citrix負載在對外部訪問請求處理的過程，會將執(zhí)行命令同步到狀態(tài)為Standby的備機。當管理員在Web頁面控制臺或者設備端修改當前配置，系統(tǒng)在檢測到配置更新后將配置同步到備機。當主用負載均衡設備需要在線升級或者設備出現(xiàn)異常，備用負載均衡可快速實現(xiàn)業(yè)務接管。

2.2高可用部署策略

應用部署和數(shù)據(jù)中心建設過程中，Citrix-NetScaler負載均衡可提供高級服務器負載均衡（SLB）和全局服務器負載均衡（GSLB），通過檢測本地和遠程故障停機來確保系統(tǒng)應用和數(shù)據(jù)中心的高可用。SLB和GSLB根據(jù)健康檢查來監(jiān)測端口并屏蔽異常的服務器應用，使訪問請求能夠?qū)⒄_發(fā)送到UP狀態(tài)的服務器和數(shù)據(jù)中心。對于本地數(shù)據(jù)中心，負載采用SLB可避免服務器單點故障或部分服務器負載不均衡導致的數(shù)據(jù)丟失等問題;對于本地的大型互聯(lián)網(wǎng)公司和各運營商在全國多地建設數(shù)據(jù)中心節(jié)點，在負載啟用GSLB功能可將用戶對某個WEB網(wǎng)站的訪問請求引導到眾多站點間性能最佳的一個站點，實現(xiàn)用戶就近訪問、站點之間的負載均衡以及遠程災備[2]。

三、Citrix負載應用加速

Citrix負載提供多項技術來實現(xiàn)應用加速，常用的有TCP復用、TCP緩沖、客戶端連接過程的Keep Alive以及SSL加速技術。 考慮到運營商業(yè)務辦理的高頻訪問特性，采用TCP復用技術將客戶端高頻短連接調(diào)整為長連接，配合使用TCP緩沖和Keep Alive的心跳包檢測，可以降低服務器負載高頻短連接請求數(shù)，起到改善服務器性能和應用加速的效果。

四、應用安全

Citrix-NetScaler負載均衡的Web防火墻可有效抵御OWASP發(fā)布的Web應用服務器安全威脅，起到Web服務器安全防護作用。設備在開啟DDoS防護功能后，可由手工配置ACL或數(shù)據(jù)包規(guī)則過濾、數(shù)據(jù)包內(nèi)容定制等辦法進行異常流量清洗，確保合法用戶及時得到服務響應。DNS應用防火墻（DAF）可針對域名系統(tǒng)礎架構的攻擊提供高級保護，充分利用查詢行為的粒度級應用規(guī)則和速率限制等緩解方法。 負載均衡設備在創(chuàng)建HTTPS監(jiān)聽前，必須登錄負載均衡管理控制臺，導入業(yè)務側(cè)所提供的服務器證書和CA證書，而無需在后端服務器再配置證書。通過CA認證，網(wǎng)上的用戶通過驗證CA的簽字從而信任CA，提高應用訪問的安全性[3]。

五、負載均衡在運營商的應用

某省移動公司在電子渠道網(wǎng)絡部署環(huán)節(jié)，根據(jù)業(yè)務流量走向，用戶首先通過公網(wǎng)接入網(wǎng)運CNMET，隨后由省網(wǎng)路由器對流量進行快速轉(zhuǎn)發(fā)到電子渠道防火墻，在流量經(jīng)過防火墻ACL過濾后到達DMZ區(qū)交換機?；诓桓淖兦捌诰W(wǎng)絡拓撲結(jié)構前提，組網(wǎng)時網(wǎng)絡管理員將Citrix負載均衡設備旁掛在交換機之間，為用戶訪問內(nèi)網(wǎng)業(yè)務提供負載均衡功能，實現(xiàn)電子渠道部署業(yè)務主機的均衡訪問。通過Citrix負載設備健康檢查機制確保服務請求鏈接到正常狀態(tài)的服務器，為用戶快速訪問鏈接和高質(zhì)量服務。

在部署模式選擇上，考慮到應用安全性和設備容錯性，不僅需要負載均衡設備能盡可能屏蔽外部對trust區(qū)真實服務器的探測攻擊，還需要實現(xiàn)分布式部署和容錯功能?？紤]到透明模式安全性較低，不能完全屏蔽外部對與負載均衡設備同屬網(wǎng)段服務器的攻擊;遠程服務器方式部署模式和當前業(yè)務主機部署方式不適配[5]。從系統(tǒng)可靠性角度分析，使用相同設備進行串接組網(wǎng)，系統(tǒng)故障率要高于并聯(lián)方式。因此某省移動公司最終選定使用路由部署模式，在負載均衡設備上啟用L3/4層（IP+端口）和L7層（應用）負載均衡方式，采用單臂旁路的方式接在交換機兩端。 此外，由拓撲結(jié)構明顯可以看出，業(yè)務采用服務器負載均衡（SLB）來避免服務器單點故障或部分服務器負載不均衡問題。

單臂模式下Citrix負載均衡采用源地址翻譯技術，對外提供負載VIP給用戶訪問，再根據(jù)輪詢算法指向應用實例服務器IP+端口[6]。擴容前由于部分主機硬件配置限制，需要將網(wǎng)關指向Citrix負載。而在當前負載可使用SNAT和DNAT，通過路由保證往返流量都流經(jīng)負載均衡設備。Citrix負載健康檢查采用HTTP Request方式，當探測到某個Web應用正常，則返回ok等關鍵字段信息。通過上述技術手段，實現(xiàn)服務器負載均衡的功能。

某省移動公司對公網(wǎng)接口改造，使之具備雙棧接入功能，對外可承載ipv4/ipv6業(yè)務。在電子渠道公網(wǎng)出口完成防火墻、交換機ipv6配置后，需要修改Citrix相關配置，確保設備能承載ipv6業(yè)務訪問，并在內(nèi)部實現(xiàn)v6到v4地址轉(zhuǎn)換[4]。通過關鍵配置命令行enable ns feature WL LB CS CR CMP SSL GSLB HDOSP CF SSLVPN AAA REWRITE IPv6PT RESPONDER AppFlow CH開啟ipv6和ipv4協(xié)議轉(zhuǎn)換功能。調(diào)通ipv6接口基礎上，只需新增Service- Group、創(chuàng)建Vserver以及將Service-Group與Vserver綁定，即可像ipv4實例一樣實現(xiàn)負載轉(zhuǎn)發(fā)。Citrix負載健康檢查，同樣可以檢測到ipv6應用的存活狀態(tài)。

此外，運營商業(yè)務根據(jù)市場需求實時變更，部署在負載均衡上的證書需要實時更新，從而確保業(yè)務正常上線。網(wǎng)絡管理員在收到新的業(yè)務側(cè)證書后需對證書進行檢查，其中新的證書文件應包含.cer和.key兩種類型文件。如果發(fā)現(xiàn)新的證書更換了證書頒發(fā)機構，還要業(yè)務側(cè)額外提供新的頒發(fā)機構的CA和中間證書。在確認新的證書中的Common Name和舊證書一致，有效期為最近頒發(fā)之后，通過SSH方式創(chuàng)建ns.conf文件的副本，對2臺Citrix負載均衡執(zhí)行save config命令來保存最新配置，以便證書更新失敗后可以正常回退。在系統(tǒng)GUI界面，可觀察Citrix設備上備份證書的狀態(tài)、證書信息、證書綁定關系等。通過GUI界面，Traffic Management>>SSL>>SSL Files，上傳最新的證書文件到設備后，選中對應證書執(zhí)行Update命令，最終完成服務器證書和密鑰替換。

參? 考? 文? 獻

[1]王龍. 面向大規(guī)模訪問的Web服務器負載均衡系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 北京郵電大學， 2013.

[2]汪岳. 移動云辦公的應用和研究[J]. 信息系統(tǒng)工程， 2017， 000（004）：82-83.

[3]崔誠. 數(shù)字證書在網(wǎng)絡安全中的應用探析[J]. 電腦知識與技術， 2014， 000（027）：6278-6279.

[4]黃萍， 羅偉峰， 劉昕林，等. IPv4與IPv6協(xié)議雙棧技術融合企業(yè)網(wǎng)絡的方案及應用[J]. 粘接， 2019， 040（011）：110-113.

[5]夏斌， 杜守國. 云服務平臺負載均衡器的網(wǎng)絡設計與實踐[J]. 計算機應用與軟件， 2014， 31（008）：121-125.

[6]夏壘. 基于NAT負載均衡技術的研究和改進[D]. 上海交通大學， 2013.