GitHub对外开源了自家用于处理每秒数百万次请求负载平衡器GLB(GitHub Load Balancer)中的指引主机(Director)专案。由于原本的负载平衡器难以水平扩展,GitHub重新设计了GLB,而且为了拥有最好的效能,GLB在GitHub裸机云上运作,并经手了大部分GitHub的公开网页和Git流量,同时也处理一些关键的内部系统,像是高可用度的MySQL丛集的流量。
在GitHub开发GLB之前,他们使用复杂的组件建构负载平衡层,在一小组非常大型的机器上运作HAProxy,且只能使用非常特定的硬件配置以允许10G连结故障转移,并在需要的时候进行垂直扩展。这些少数大型机器都有专用的网络链接,把流量导向网络中枢,这种将网络设备、负载平衡主机和负载平衡器配置绑在一起的设计,使得水平扩展过于困难,因此GitHub开始动手设计符合需求的解决方案GLB。
GLB有许多特性,能在一般商用主机运作、方便水平扩展、支援高可用性,还能如同一般软件迭代和部署,具备适应典型的DDoS攻击等多种特性外,在典型的使用案例中,每个物理主机都分配一个公共IP,DNS可以为多重IP进行分流,进而跨多服务器的切分流量。但是GLB能允许多服务器提供单个IP地址的服务,也就是说,GLB的设计不再需要透过增加IP来增加容量,也不会因为服务器故障而造成所属IP失效。在GLB中使用等价多路径(Equal-Cost Multi-Path, ECMP)路由法,跨多重路径的将封包路由到相同物理目的地服务器。
而指引主机便是要做到这件事主角,也是这次GitHub开源的专案。GLB指引主机是第4层负载均衡器,在一开始设计时,GitHub就想改进指引主机层成为通用模式,除了可在大量的物理机器上扩展单一IP位置外,同时在服务器变更时,尽可能的降低连线中断的情况发生,这对于生活在网络连线不稳国家的用户尤其重要。GitHub特别强调,GLB指引主机不会替换像是HAProxy和Nginx这样的服务,而是位在这些服务或任何TCP服务之前的一层,允许这些服务跨多物理机器扩展,而不需要每台机器拥有各自的IP位置。
GLB使用了Rendezvous杂凑算法的变体,能支援常量时间搜寻。系统会生成单一固定大小的转送表格(Forwarding Table),并以Rendezvous杂凑算法排序元件将一组代理服务器填入表中,这个表以及代理状态会发送到所有指引主机服务器,在代理流入流出时保持同步。当TCP资料封包到达指引主机时,系统会对来源IP进行杂凑,产生转送表中的索引。
GLB将负载平衡器的第4层与第7层两层分离,这样的设计并不少见,GLB中负责第4层工作的称为指引主机,主要用来引导流量,而第7层称为代理主机,负责代理连线到后端服务器。GitHub提到,拆分第4层与第7层能够透过耗尽现有的连接,来从旋转(Rotation)中删除代理层节点,即使节点已经从旋转中移除,指引主机节点上的连结状态,仍将维持既存连线映射到既存的代理服务器。由于代理层会频繁更改配置、升级或是扩展,因此存在这样的特性有助于管理工作。
GitHub在2016年就是出了GLB的消息,并且陆续开源GLB的各个部分,而直到现在,GitHub才开源了GLB关键部分之一的指引主机专案。
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