用於檢測負載平衡系統的設備和方法
2023-05-13 20:08:36
專利名稱：：用於檢測負載平衡系統的設備和方法
技術領域：
：本發明涉及根據網絡數據來掌握關於節點連接的信息，每個節點都是配備有冗餘系統的負載平衡系統的組件。
背景技術：
：目前，很多公司已經通過網際網路或內網為其客戶或內部使用構造了多個系統，以提供各種服務。為了避免由於商業機會的錯失及業務操作的停滯而帶來的損失，這些系統一般都是負載平衡系統，在這些系統中，負載由每個處理進行平衡，並且這些系統是冗餘的。特別地，在用於任務關鍵的業務操作的Web(網絡)系統中，為了實現較高的可用性和較高的速度，通常將這種負載平衡設備用於對集群進行配置。在系統管理和業務管理領域，系統配置信息用於分析每個系統組件對整個系統或業務的影響。儘管系統管理員應當掌握系統配置信息，但是在某些情況下，難以精確且實時地掌握系統配置信息，這些情況例如隨著時間流逝，更換了系統管理員，或者系統管理員已記不清系統配置信息；以及當一個公司為針對業務或客戶運行了多個系統時，有多個系統管理員。某些負載平衡系統採用了MAC(MediaAccessControl，媒體訪問控制)傳送模式，其包括使用通過負載平衡伺服器進行傳送的虛擬IP(InternetProtocol，網際協議)地址和MAC地址，以便用戶能夠不知不覺地訪問系統。基於MAC傳送模式的負載平衡系統配置有安裝在同一段中的負載平衡伺服器以及一個或多個集群節點。負載平衡伺服器接收發往虛擬IP位址的用於集群中的包，僅重寫乙太網(R)層信息，並利用唯一地設置好的ARP(AddressResolutionProtocoltable，地址解析協議表)信息將包轉發到集群節點的乙太網(R)地址(或MAC地址)。另一方面，集群節點被設置為接收發往該虛擬IP位址的包。集群節點識別出包是直接從客戶端接收的，並將包直接發回給客戶端，而不經過負載平衡伺服器。然而，作為基於MAC傳送模式的負載平衡系統的自動檢測的結果，負載平衡系統被識別為具有虛擬IP位址的節點，從而使得不可能掌握負載平衡系統的整個配置。換句話說，對IP層或更高層的網絡分析會導致認為具有相同內容的包是重疊的。即使將包中的MAC地址信息用於分析，也有必要利用關於監控段中物理網絡結構與邏輯網絡結構之間的一致性(即MAC地址與IP位址之間的關係)的知識來進行分析。例如，當觀察到內容相同但MAC地址不同的兩個事務時，需要確定這種重疊是否是由MAC傳送引起的，或是確定在不同信道上的包是否是以重疊方式進行監控的。另外，還可能的情況是僅僅是通信設備之間的重傳，並且因此難以確定。H.Kashima在ICDE2005(2005年數據工程國際會議)上發表的「Network-basedProblemDeterminationforDistributedComputerSystems」(針對分布式計算機系統的基於網絡的問題確定)一文中公開了一種用於通過使用事務信息來掌握呼叫關係的方法。非專利文獻1中所公開的方法在假定存在具有IP層信息或更高層信息的事務的情況下得到了呼叫關係。這種方法不能得到由負載平衡系統形成的系統配置。這種方法僅針對通過使用所得到的配置信息而進行的分析。在負載平衡系統中，為了掌握整個冗餘系統以便進行影響分析，需要基於MAC傳送模式來獲取關於負載平衡伺服器與集群節點的連接關係的信息。
發明內容為解決前述問題，本發明提供了一種用於檢測包括多個網絡設備的網絡系統的連接配置的設備。該設備包括用於獲取流入網絡系統中的第一網絡數據和第二網絡數據的裝置；用於確定第一網絡數據的內容與第二網絡數據的內容是否相同以及第一網絡數據的目的地地址與第二網絡數據的源地址是否相同的裝置；以及用於響應於確定在上述確定裝置中存在一致性而提供輸出的裝置，該輸出表明負載平衡設備設置為具有第二網絡數據的源地址，並且表明集群節點設置為具有第二網絡數據的目的地地址。該設備使得可以掌握當前網絡的邏輯連接關係，而無需依賴系統管理員的記憶。為了更全面地理解本發明及其優點，現在參考以下結合附圖而進行的描述。圖1示出了負載平衡系統檢測設備在其中運行的網絡環境的示例。圖2是負載平衡系統檢測設備在其中運行的硬體配置的示意圖。圖3是示意性的功能配置圖。圖4示出了網絡數據(包)的示例。圖5A和圖5B示出了當傳送網絡數據時MAC地址與IP位址的變化的示例。圖6示出了網絡數據資料庫的表結構的示例。圖7是說明用於檢測負載平衡系統的組件的流程的流程圖。圖8A和圖8B示出了由負載平衡系統檢測設備找到的網絡組件的示例。具體實施例方式圖1示出了網絡系統的環境100的示例，該網絡系統中有多個網絡設備，並且負載平衡系統檢測設備在該網絡系統中運行。儘管假定在此採用的網絡配置了兩個網絡交換機110和120，但該網絡可以配置一個交換機，或者負載平衡系統檢測設備101可以支持具有三個或更多網絡交換機的網絡。負載平衡系統檢測設備101連接到網絡交換機。利用網絡交換機的鏡像功能，負載平衡系統檢測設備101可以獲取例如在網絡交換機110和120與伺服器設備111～114或伺服器設備121～124之間傳輸的包之類的網絡數據。除此之外，對網絡數據的獲取可以配置為通過直接監控網絡線路來獲取網絡數據。網絡交換機110連接到負載平衡伺服器(平衡處理單元)111、處理伺服器112～114等。這裡，負載平衡伺服器111用於將轉發到虛擬IP位址的網絡數據傳送到處理伺服器。同樣，網絡交換機120連接到負載平衡伺服器(平衡處理單元)121、處理伺服器122～124等。網絡交換機110和網絡交換機120直接地或間接地彼此連接。網絡系統可以通過諸如網際網路130之類的網絡連接到客戶機終端131。圖2是負載平衡系統檢測設備在其中運行的硬體配置200的示意圖。中央處理單元CPU201在不同的作業系統的控制下執行不同的程序。CPU201通過總線202與存儲器203、磁碟204、顯示適配器205、用戶接口206和網絡接口207互連。磁碟204包含使得用於實現本發明的計算機運轉的軟體和作業系統，以及用於實現本發明的程序等。根據需要，這些程序被載入內存並由CPU執行。磁碟204還容納了從網絡交換機等處獲取的網絡數據，或者正在處理的(in-process)數據等，以獲得網絡配置信息。CPU201通過用戶接口206連接到鍵盤209和滑鼠210，通過顯示適配器205連接到顯示設備208，並且通過網絡接口207連接到網絡211。利用鍵盤209和滑鼠210來操作負載平衡系統檢測設備，並且在顯示設備208上顯示正在處理的或已處理的數據。網絡接口207連接到網卡等。本發明可以通過網絡211在分布式環境中執行。CPU201通過網絡接口207連接到網絡交換機212。順便提及，硬體配置200隻是計算機系統、總線布局和網絡互連的一個實施例的示例，並且本發明的特徵可以以多種系統配置來實現，這些系統配置諸如具有多個相同組件的形式或進一步分布在網絡上的形式。圖3是示意性的功能配置圖。網絡數據獲取部分使用網絡交換機的鏡像功能來獲取網絡數據，並在網絡數據資料庫(DB)302中註冊這些網絡數據。然而，當除了乙太網(R)報頭以外的內容都與已獲取的網絡數據相同的網絡數據已經被註冊時，網絡數據獲取部分301不對該網絡數據進行註冊，而是將該數據傳遞給網絡數據確定部分以供後續處理。數據管理部分303在超時控制下丟棄已在網絡數據資料庫302註冊的網絡數據，並從而管理網絡數據。同時，大量的網絡數據流入網絡，基於MAC傳送模式的網絡數據傳送僅在一瞬間完成。相應地，不必長時間地保留網絡數據就能找到重疊的網絡數據是有可能的。因此，網絡數據管理部分303會在一定時間之後刪除網絡數據。可以響應於表示包含網絡數據的事務完成的標誌而執行對該網絡數據的刪除。當除了乙太網(R)報頭以外的內容都相同的網絡數據已經被註冊時，網絡數據確定部分304會根據乙太網(R)報頭來指定源MAC地址，並根據目的地MAC地址的內容來確定負載平衡伺服器和集群節點。處理詳情將在後面描述。網絡配置輸出部分306針對每一個集群將負載平衡伺服器與集群節點相關聯，並輸出結果數據。圖4示出了網絡數據(包)的示例。圖中的參考標號401表示乙太網(R)報頭。乙太網(R)報頭401包含目的地MAC地址402、源MAC地址403、類型404等。IP報頭411包含源IP位址412和目的地IP位址413。TCP(TransmissionControlProtocol，傳輸控制協議)報頭421包含源埠422、目的地埠423和序列號424。當負載平衡伺服器通過MAC傳送模式將發往虛擬IP位址的網絡數據傳送至集群節點時，就會出現除了乙太網(R)報頭以外的內容完全相同的兩個網絡數據。具體而言，在這兩個網絡數據中的一個網絡數據中，目的地MAC地址是負載平衡伺服器。由於該數據是由負載平衡伺服器傳送的，因此在另一個網絡數據中，目的地MAC地址將是集群節點，而源MAC地址將是負載平衡伺服器。圖5A示出了用於說明當來自客戶機終端的網絡數據由負載平衡伺服器使用MAC傳送模式進行傳送併到達集群節點時，MAC地址和IP位址的變化的簡單示例500。客戶機終端具有名為IP_C1的IP位址。網絡交換機502具有分別名為MAC_S1和MAC_D1的MAC地址。參考標號503表示包括負載平衡伺服器的計算機集群。為集群503分配虛擬IP位址IP_V。集群503包括負載平衡伺服器504和集群節點505。為負載平衡伺服器504分配名為IP_D的IP位址和名為MAC_D的MAC地址。為集群節點505分配名為IP_N1的IP位址和名為MAC_N1的MAC地址。網絡交換機506具有MAC地址MAC_S2。網絡交換機506連接到伺服器507，為伺服器507分配名為IP_O的IP位址和名為MAC_O的MAC地址。伺服器507是下一級的伺服器，諸如資料庫，在不同的段中對其進行管理以增強安全性。源於客戶機終端501的網絡數據(包)沿示例500的配置中的路徑1～4流動。圖5B顯示了IP位址與MAC地址是如何變化的。網絡數據路徑1中的IP位址與路徑2中的IP位址相同，但路徑1中的目的地MAC地址與路徑2中的源MAC地址相同。這表明負載平衡伺服器504執行了對網絡數據的MAC傳送。除了乙太網(R)報頭以外，路徑1中的網絡數據與路徑2中的網絡數據相同。對路徑3和路徑4中的網絡數據的比較表明，它們的源MAC地址和目的地MAC地址是彼此完全不一致的。這表明，網絡數據是通過網絡交換機傳送的。同樣，除了乙太網(R)報頭以外，路徑3中的網絡數據與路徑4中的網絡數據相同。圖6示出了網絡數據資料庫的表結構的示例600。網絡數據表包括下列各項源MAC地址601、目的地MAC地址602、數據哈希(hash)值603、註冊時間604和網絡數據605。從網絡數據的乙太網(R)報頭中提取源MAC地址601和目的地MAC地址602。通過哈希函數，基於除了乙太網(R)報頭以外的網絡數據來確定數據哈希值603。使用哈希值的目的是通過比較哈希值來減少處理時間，原因是對所有數據進行比較以確定兩個網絡數據是否相同比較耗費時間。數據哈希值603可以用諸如TCP報頭中的唯一地確定的序列號之類的任意值來代替。註冊時間604用於刪除數據。例如，自註冊開始1秒或幾秒之後，圖3所示的數據管理部分303就會基於註冊時間604的數據處理時間來刪除記錄。網絡數據605實際上是已註冊的網絡數據。從網絡數據605中提取諸如IP位址、埠號或事務的開始和結束之類的信息。然而，如果IP位址或埠號是作為不同的項進行註冊的，就沒有必要註冊網絡數據605了。圖7示出了用於基於MAC傳送模式來檢測負載平衡系統的組件的流程700。處理開始於步驟701。在步驟702獲取網絡數據。在步驟703，確定是否已經在網絡數據管理資料庫中註冊了與已獲取的的網絡數據相同的網絡數據。利用數據哈希值進行比較加速了該確定的處理。如果在步驟703確定重疊的網絡數據還沒有被註冊(「否」)，則處理返回到步驟702，在步驟702，下一個數據隨後被註冊。另一方面，當在步驟703確定重疊的網絡數據已經被註冊(「是」)時，處理轉至步驟704。在步驟704，確定重疊網絡數據的目的地MAC地址是否彼此一致。當在步驟704確定目的地MAC地址彼此一致(「是」)時，處理返回到步驟702，在步驟702，下一個數據隨後被註冊。這是因為，目的地MAC地址的彼此一致將導致確定該網絡數據為經過再傳送的網絡數據。另一方面，當在步驟704確定目的地MAC地址並非彼此一致(「否」)時，處理轉至步驟705。在步驟705，確定目的地MAC地址集合與源MAC地址集合是否彼此一致。這裡，使用MAC地址集合的原因是，由於負載平衡伺服器甚至在很短的時間內就要執行多個MAC傳送，因此可以將MAC地址掌握為一個集合。儘管將對MAC地址集合的掌握實現了更高的精確度，但MAC地址並非必須局限於被作為集合而掌握。當在步驟705確定不存在一致性(「否」)時，處理轉至步驟707。在步驟707，基於網絡交換機的MAC地址來指定位於網絡交換機的另一邊的下一級上的伺服器，諸如圖5中示出的伺服器507。之後，處理轉至步驟709。當在步驟705確定存在一致性(「是」)時，處理轉至步驟706。在步驟706，將步驟705中的一致的MAC地址設置為負載平衡伺服器的MAC地址。另外，與源MAC地址一樣，將具有負載平衡伺服器MAC地址的網絡數據的目的地MAC地址設置為集群節點的MAC地址。然後，處理返回到步驟702以進行重複。在步驟708，與源MAC地址一樣，將具有上述負載平衡伺服器MAC地址的網絡數據的目的地MAC地址設置為集群節點的MAC地址。在步驟709，確定是否要進一步重複該處理。當在步驟709確定要重複該處理(「是」)時，處理返回到步驟702。當在步驟709確定不重複該處理(「否」)時，處理轉至步驟710，處理在步驟710結束。圖8A和圖8B示出了由負載平衡系統檢測設備找到的網絡組件的示例。圖8A示出，指定了分別具有虛擬IP位址V_IP1和V_IP2的兩個集群，並且此外，ND_MAC11通過網絡交換機連接到下一級伺服器。圖8B示出，儘管集群使用了相同的虛擬IP位址，但仍根據埠號對集群進行了劃分。如上所述，根據本發明負載平衡系統檢測設備在無需依賴系統管理員的情況下使得可以檢測和獲取當前活動的系統配置信息。相應地，可以掌握集群與構成集群的集群節點(伺服器)之間的關係，並且可以執行業務影響分析和對IT(信息技術)系統可用性的影響分析。儘管以上已經參考本發明的實施例而描述了本發明，但應當理解，本發明的範圍並不局限於以上實施例。對本領域普通技術人員來說，顯然可以對以上實施例進行各種改變和修改。另外，在所附權利要求書中旨在覆蓋在本發明範圍之內的所有這些改變和修改。儘管已經詳細描述了本發明的優選實施例，但應當理解，在不偏離所附權利要求書所限定的本發明的本質和範圍的情況下，可以在其中進行各種改變、替代和變更。權利要求1.一種用於檢測包括多個網絡設備的網絡系統的連接配置的設備，包括用於獲取流入所述網絡系統中的第一網絡數據和第二網絡數據的裝置；用於確定所述第一網絡數據的內容與所述第二網絡數據的內容是否相同以及所述第一網絡數據的目的地地址與所述第二網絡數據的源地址是否相同的裝置；以及用於響應於確定在上述確定裝置中存在一致性而提供輸出的裝置，所述輸出表明所述負載平衡設備設置為具有所述第二網絡數據的源地址，並且表明集群節點設置為具有所述第二網絡數據的目的地地址。2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述目的地地址和所述源地址分別為源MAC地址和目的地MAC地址；所述網絡數據是具有虛擬IP位址的包；並且所述負載平衡設備執行對所述包的MAC傳送。3.根據權利要求1所述的設備，其中所述獲取裝置通過使用包括在所述網絡系統中的網絡交換機的鏡像功能來獲取所述網絡數據。4.根據權利要求2所述的設備，其中當所述第一網絡數據的內容與所述第二網絡數據的內容相同，並且在所述第一網絡數據的源MAC地址或目的地MAC地址與所述第二網絡數據的源MAC地址或目的地MAC地址之間不存在一致性時，所述確定裝置基於所述集群節點的MAC地址而指定下一級伺服器。5.根據權利要求2所述的設備，其中所述網絡數據的內容是除了乙太網(R)報頭以外的部分。6.根據權利要求1所述的設備，還包括用於在其中註冊所述網絡數據的資料庫，其中，當所述網絡數據已在所述資料庫中註冊時，所述獲取裝置註冊所述網絡數據的內容的哈希值。7.根據權利要求6所述的設備，還包括自註冊所述網絡數據開始一定時間之後刪除所述網絡數據的裝置。8.一種方法，包括以下步驟獲取第一網絡數據；確定在內容上與所述第一網絡數據相同的第二網絡數據是否已在網絡數據資料庫中註冊；響應於確定已經註冊了相同的第二網絡數據，確定以下所述之一即所述第一網絡數據的目的地地址與所述第二網絡數據的源地址是否相同，以及所述第一網絡數據的源地址與所述第二網絡數據的目的地地址是否相同；以及響應於確定在上述確定步驟中存在一致性而確定所述一致的源地址和目的地地址已設置為負載平衡設備的地址。9.根據權利要求8所述的方法，其中以所述負載平衡設備的地址作為源地址的網絡數據的目的地地址被設置為集群節點的地址。10.根據權利要求8所述的方法，其中所述目的地地址和所述源地址分別為源MAC地址和目的地MAC地址；所述網絡數據是具有虛擬IP位址的包；並且所述負載平衡設備執行對所述包的MAC傳送。11.根據權利要求10所述的方法，還包括一個步驟，即當所述第一網絡數據的內容與所述第二網絡數據的內容相同，並且在所述第一網絡數據的源MAC地址或目的地MAC地址與所述第二網絡數據的源MAC地址或目的地MAC地址之間不存在一致性時，基於所述集群節點的MAC地址而指定下一級伺服器。12.根據權利要求11所述的方法，其中所述確定是否已經註冊了相同數據的步驟使用TCP報頭的序列號來進行確定。13.根據權利要求8所述的方法，其中所述確定是否已經註冊了相同數據的步驟使用所述網絡數據的內容的哈希值來進行確定。14.根據權利要求8所述的方法，還包括自註冊所述網絡數據開始一定時間之後刪除所述網絡數據的步驟。全文摘要本發明提供了一種設備，包括用於獲取流入網絡系統中的第一網絡數據和第二網絡數據的裝置；用於確定第一網絡數據的內容與第二網絡數據的內容是否相同以及第一網絡數據的目的地地址與第二網絡數據的源地址是否相同的裝置；以及用於響應於確定在上述確定裝置中存在一致性而提供輸出的裝置，該輸出表明負載平衡設備設置為具有第二網絡數據的源地址，並且表明集群節點設置為具有第二網絡數據的目的地地址。該設備使得可以掌握當前網絡的邏輯連接關係，而無需依賴系統管理員的記憶。文檔編號H04L1/22GK1992647SQ200610135788公開日2007年7月4日申請日期2006年10月19日優先權日2005年12月27日發明者津村直史申請人:國際商業機器公司