Radware铁路系统负载均衡解决方案

　　用户背景

　　沈阳铁路局位于东北铁路网的中南部，南与北京局相依、北与哈尔滨局相邻、东与朝鲜铁路相接。管辖范围以沈阳枢纽为中心，下属6个铁路分局，所辖线路东西长1216公里，南北长822公里，营业里程8809.2公里。管辖线路跨及辽宁、吉林省的全部，内蒙古自治区东南部，黑龙江省南部以及河北省东北部分地区。

　　电子客票系统是各个铁路局客票中心和火车站售票点利用信息和网络通信技术、面对公众实现铁路全国统一售票的重要手段，是一项系统工程。电子客票系统直接关系到旅客的购票出行，也直接关系到铁路的营业收入，是铁路系统的一项关键性业务。

　　用户需求

　　保证客票系统7x24小时可靠运行

　　电子客票系统是铁路的关键性业务系统，售票窗口的公众形象性质直接决定了电子客票系统必须是一个7×24不间断的系统。售票窗口的出票速度直接影响客户满意度，因此电子客票系统的性能必须能够随着业务的发展可以方便地提升。

　　提升客票系统处理能力

　　随着铁路客票业务的不断发展，为业务提供服务的应用服务器承担的处理任务越来越多，单台服务器的处理能力毕竟是有限的，而且单台服务器的扩展性也有所不足，沈阳铁路局希望使用多台服务器运行相同的服务，采用4-7层交换技术达到服务器负载均衡，从而使得系统能够持续提供高性能的服务，并极大的方便系统扩展。

　　Radware解决方案

　　根据铁道部技术规范书对设备功能、性能及配置的要求，沈阳铁路局在本次项目的负载均衡设备选型中，最终采用了Radware公司高速度、高容量的基于ASIC+NP(Network Processor)硬件架构的AppDirector设备，提供多应用服务器负载均衡功能，使得客票系统应用服务的性能、可靠性、安全性、可管理性等得到显著提高。

　　沈阳铁路局一期项目中采购了18台radware AppDirector负载均衡器对沈阳局中心节点及下属分局(沈阳 沈阳北 锦州 锦州南 大连 吉林 长春)的应用服务器进行负载均衡。其中在中心采用2台AppDirector负载均衡器实现对4台应用服务器的负载均衡，另采用2台AppDirector负载均衡器实现对4台中心业务服务器的负载均衡。每个分局采用2台AppDirector负载均衡器实现对2台应用服务器的负载均衡。

　　2台AppDirector通过运行VRRP工作于主备模式，提供设备自身的冗余。2台AppDirector共同对外提供一个虚拟IP，供售票终端访问，具体的实现方式如下:

　　2台AppDirector负载均衡器对一组应用服务器提供服务，通过VRRP技术实现高可用性(HA)功能。2台AppDirector负载均衡器分别上连到一台核心交换机，与核心交换机连接使用虚拟接口路由器(Virtual Interface Router)技术，实现第三层HA功能，与服务器连接使用虚拟服务器路由器(Virtual Server Router)技术，实现四层服务器负载均衡的HA功能。

　　为充分利用应用服务器多CPU的性能优势，每台应用服务器的1个网卡启动1个IP地址，每个IP地址上面启用4个服务端口，4个服务端口启动相同的应用服务，即1台应用服务器虚拟为4台应用服务器，AppDirector负载均衡器对2台物理的应用服务器的8个服务端口做负载均衡。

　　AppDirector还对后端的2台应用服务器进行健康检查，当其中某台应用服务器出现故障时，可以透明的将所有售票终端的业务请求导向另一台应用服务器，保证售票系统7×24对外提供服务。

　　网络拓扑图如下:

　　Radware 解决方案的优势

　　1. 证客票系统7x24小时可靠运行

　　首先，AppDirector 可靠的状态监控机制可以保证用户获得最佳的服务。AppDirector可以监视服务器在IP、TCP、UDP、应用和内容等所有协议层上的工作状态。如果发现故障，用户即被透明地重定向到正常工作的服务器上。这可以保证用户始终能够获得他们所期望的信息。

　　其次，为了保证交易完整性的可靠保证，AppDirector可监控从 Web 服务器、中间件服务器到后端数据库服务器的整个路径上工作状态，确保整个数据路径上的服务器都处于正常状态。如果存在一个故障服务器，AppDirector则不会将用户分配到这个发生故障路径的服务器，从而保证为用户提供透明的数据完整性保障。

　　2. 提升客票系统处理能力

　　AppDirector架设在应用服务器前端，可以通过多种负载均衡算法，以及提供灵活的端口转换，基于3到7层的内容等负载均衡方式帮助用户实现服务器的科学负载均衡，使多台应用服务器并行工作，极大提升了客票系统的整体处理能力，且提供了灵活的系统升级和扩展能力。

　　3. AppDirector设备自身完全的容错与冗余

　　AppDirector的配置提供设备间的完全容错，以确保网络最大的可用性。两个设备通过网络相互检查各自的工作状态，为其所管理的应用保障完全的网络可用性。它们可工作于“主用-备用”模式或“主用-主用”模式，在“主用-主用”模式下，因为两个设备都处于工作状态，从而最大限度地保护了投资。并且所有的信息都可在设备间进行镜像，从而提供透明的冗余和完全的容错，确保在任何时候用户都可以获得从点击到内容的最佳服务。

　　4. 通过正常退出服务保证稳定运行

　　当需要进行服务器升级或系统维护时，AppDirector保证稳定的服务器退出服务以避免服务中断。当选定某台服务器要从服务器退出服务后，AppDirector将不会将任何新的用户分配到该服务器。但是，它可以要退出服务的服务器上完成对当前用户的服务。从而保证了无中断的优质服务，以及服务器组的简易管理能力。

　　5. 智能的服务器服务恢复

　　将重新启动的服务器应用到服务中时，避免新服务器因突然出现的流量冲击导致系统故障是非常重要的。所以，在将新服务器引入服务器组时，AppDirector将逐渐地增加分配到该服务器的流量，直至达到其完全的处理能力。从而不仅保证用户在服务器退出服务时，同时还保证服务器在启动期间以及应用程序开始时，均能获得不间断服务。

　　用户点评

　　沈阳铁路局信息中心任主任对Radware本套解决方案给予了高度评价，他表示使用Radware服务器负载均衡产品前后整个系统性能有着极大的差别。如果没有Radware AppDirector提供的完善功能，沈阳铁路局客票系统的升级不可能这么顺利，性能不可能有如此的飞跃，可靠性不可能有如此之高。Radware服务器负载均衡产品为沈阳铁路客票系统提供了性能保障。目前沈阳铁路客票系统改造工程已经全部完成，Radware AppDirector已经达到甚至超越了网络设计预期。