Ebay的F5数据库服务器负载均衡解决方案

美国eBay公司是世界上最大的网上交易平台。据统计，每天有涉及几千个分类的几百万件商品在eBay上销售；eBay的年增长率达到50%。但是，和快速增长的业务相比，eBay的IT支撑系统的高可用性还相对滞后，其IT系统重构规划时还确认用户数据库有单点故障(SPOF)。为此，eBay采用了F5公司提供的数据库服务器负载均衡解决方案，不仅使数据库可用性达到99.9%，而且还实现了在线拓展、高安全和高可管理性，从而解决了eBay的用户数据库服务请求的压力，为其进一步的持续高速发展铺平了道路；该方案也为电子商务以及其他公共服务行业类的数据库服务器负载均衡，提供了一个不可多得的成功样板。
需求及挑战

问题还得从eBay的数据库系统说起，eBay拥有30套生产数据库，全部采用Oracle数据库,其中包括12 数据库支持 “live” 项目 (Sun 480/4500)；1 个数据库支持存档项目(Sun 4800)；4个数据库支持客户数据 (Sun 4800)；2 个数据库支持 eBay的反馈系统 (Sun 480)；1个 数据库支持非正常的 “cache” 数据 (Sun 4800)；其他的数据库 (大部分 Sun 480 class)。同时，采用Hitachi SAN 建立存储架构,建立了两个远程备份数据库，并实施实时复制数据到远程数据库实现冗灾，同时每24小时实施针对数据块的数据备份。

因此，通过eBay 数据库读写的比率分析，可以发现，eBay在数据库提供服务时，读和查询的操作达到530亿次，而数据库写和更新的操作达到2亿次。“读和查询”操作与“写和更新”的比率达到265:1。可见查询和数据库读的操作给数据库管理系统带来巨大的压力。而更为严峻的是，eBay年增长率达到50%，这意味着，来自读和查询的操作压力将持续增大，要保证数据库服务的响应能力和效率，稳定性和安全性，eBay 必须采用数据库服务器的负载均衡解决方案。

但是，由于系统庞大，出于投资保护等考虑，Bay 对数据库服务器的负载均衡解决方案的需求有如下几个特点：不改变eBay的数据库体系结构；可用性目标达到99.9%；需承载eBay每年50%的高成长；简单管理等等。这意味着在不对系统大动干戈的同时，却革命性地提高其性能，其挑战不言而喻。

解决方案

针对eBay数据库服务器负载均衡的需求特点，eBay考虑了三种主要解决方案。1） 将数据库垂直分割，划分成多层数据库处理，减轻原来单层数据库处理数据而形成的瓶颈与可用性问题。但问题：这种方案很难部署，而且也没有从根本上解决单点故障问题。2）采用Oracle OPS/RAC机群解决方案。问题：要求给便数据库编程代码，非常难以管理与维护。3）采用F5 与SharePlex 联合解决方案。其优点是：简单管理，不需要改变整个体系结构。

在最初，eBay采用Oracle OPS/RAC解决问题。但是后来经过充分论证和探讨，最终eBay采用了基于F5/SharePlex的解决方案。F5解决方案是应用类似OPS/RAC，但是却相对简单的f5的解决方案，不用改变数据库体系结构，管理和维护简单得多。F5解决方案得主要思路是，通过应用将数据库“读与查询”的操作与”写和更新”的操作导向到分开的 “逻辑” 数据库，这些数据库服务器都单独配备数据存储，而没有采用共享存储的方式！这样，F5 应用交换机动态的将所有的数据库”读与查询”请求导向到查询数据库服务器群中，并智能负载均衡到最佳的数据库服务器上。所有的”写和更新”请求都指向到一个单一的数据库服务器上,由SeharePlex动态实时将数据记录复制到”读与查询”数据库服务器群的数据库中。

这样，一方面，数据库服务器群被F5应用交换机虚拟化和集群，变成了一个“池”；另一方面，“读与查询”的操作，可以根据需要，选择更高效率得数据库服务器，从而使“读与查询”的操作压力得到解决。同时，随着业务的增长，还可以随时根据客户业务的压力在线扩展新的服务器在这个群之中。由于根据以上分析，数据库读写的比例超过260倍，采用这样的方法，有效解决了数据库性能和高可用性要求。



采用F5/Share Plex 解决方案示意图

方案特点

F5解决方案具有以下特点：1.运用分离读和写操作，使读和写操作进入分别的逻辑数据库 而不是共享磁盘2. f5 数据库服务器均衡可以使所有的读操作交叉分配到available hosts; 所有的写操作都指定到单一的database-of-record ; 3.应用类似OPS/RAC，但是却相对简单的f5的解决方案; 4.发挥f5产品灵敏的量测性和显著的增强可用性。

采用F5的BIG-IP负载均衡器后,对于eBay应用系统有独到的优势:
高可用性: BIGIP动态分配每一个流量请求到后台的四台Oracle 9i Database 数据库服务器,并动态检查各个服务器的健康状态,将下一个请求分配给最有效率的服务器,任何服务起死机时,BIGIP即刻将流量请求分配给其他的三台服务器,从而达到99.999%系统有效性。特别是针对Oracle 9i 数据库服务器，F5公司专门为Oracle 9i 数据库开发了专用的健康检查模块，通过调用F5专有的扩展应用校验(EAV)进程，F5能够随时得到Oracle 9i数据库的应用层服务能力而不是其他的负载均衡设备所采用的iCMP / TCP 层进行健康检查。

高安全性: BIGIP支持地址翻译技术和安全地址翻译，这样一来客户不可能知道真正提供服务的服务器的IP地址与端口，从而保护数据库服务器不受到诸如SYN Flood 等DOS及DDOS进攻。

高效率: 采用BIG-IP 负载均衡之后, BIG-IP可以智能寻找最佳状态的数据库服务器从而保证客户得到响应最快的数据库服务器以提供最佳的查询数据库服务!

高可扩展性: BIGIP可以支持动态增加或删除其负载均衡的数据库服务器群组的任何数量的服务器,而不需要对前端或后台做任何改变从而使得系统扩展轻松方便，透明。

高可管理性: BIGIP有专门的管理软件可以实时监控整个数据库服务器群组的流量状态,并分析发展趋势帮助客户及时根据流量增长增加服务器。

客户价值

F5解决方案具有低成本、低维修，以及保护投资，高效率的特点，并方便在线拓展，面向未来。在2001年第二季度，F5公司与Quest公司合作成功帮助客户实现了以上解决方案，初期布署了两台”读与查询”数据库服务器和一台”写和更新”数据库服务器。在2001年第三季度成功通过了99.9%高可用性。并真正实现了在线高可扩展性，在2002年增加另外两台读与查询”数据库服务器，并于2002年第三季度增加部署了冗灾备份的功能。

F5提供的eBay数据库服务器负载均衡解决方案对行业也具有相当的借鉴意义。电子商务应用同样有着数据库查询的压力，如果能够有效将查询的压力分解到单独的服务器群来处理，将有效提高电子商务的应用效率。 对于电子商务类应用系统数据库扩展解决方案，只需要在Web Portal上将数据库请求分成两个不同模块，问题便迎刃而解。

对于公众服务行业类的数据库服务器的负载均衡，如银行，电信，税务等系统，每月和每季度的都会有报表生成汇总，这些报表既包括用户的月结单数据信息，也需要产生总体业务的业绩报告。这样就必须对数据库系统进行检索和查询。如果这些业务工作与实际生产环境是一个数据库的情况下，将造成系统的巨大压力。采用F5类似方法，同样能够有效达到高可用性预告可扩展性能的需要！