LVS (Linux Virtual Server)

LVSLinux Virtual Server)其实就是针对高可伸缩、高可用网络服务的需求,给出了基于IP层和基于内容请求分发的负载平衡调度解决方法,并在Linux内核中实现了这些方法,将一组服务器构成一个实现可伸缩的、高可用网络服务的虚拟服务器。所以,lvs需要内核有ipvs支持,确保你的内核支持ipvs后,只需安装ipvsadm就可以把一台服务器配置成负载调度器(Load Balancer)。对外提供服务的IP,也就是我们访问的IP称做VIP。调度器LB的任务主要是分发请求,真正处理的是真实服务器(Real Server)

LVS的三种负载均衡模型:

为了区别这三种模型,我们可以做一下对比

 

NAT模型

DR模型

TUN模型

集群节点(rip和dip

需要在同一个子网当中

必须在同一个物理网络当中

不需要在一个物理网络当中

rip要求

私有地址,仅用于节点之间

可以使用公网地址

一定不能是私有地址

Director处理的请求

处理入站和出站

仅处理入站

仅处理入站

Real-server的网关

要指向dip

不能指向dip,而是路由器

不能指向dip,而是路由器

端口映射

可以实现

不能实现

不能实现

Real-server服务器要求

任意操作系统

支持大多数操作系统

必须是支持隧道功能的操作系统

注:rip为real-server的IP地址,dip为director的IP地址

 

 

LVS-NAT 的数据转发流程是Director机器收到外界请求,改写数据包的目标地址,按相应的调度算法将其发送到相应Real Server上,Real Server处理完该请求后,将结果数据包返回到其默认网关,即Director机器上,Director机器再改写数据包的源地址,最后将其返回给外界。这样就完成一次负载调度。

LVS-NAT方式负载均衡集群(图 1

 

注:LVS-NAT集群中Real Server可以是任何的操作系统,而且无需做任何特殊的设定,惟一要做的就是将其默认网关指向Director机器。Real Server可以使用局域网 的 内 部 IP(192.168.0.0/24)Director要有两块网卡,一块网卡绑定一个外部IP地址(10.0.0.1),另一块网卡绑定局域网的内部IP(192.168.0.254),作为Real Server的默认网关。

 

 

LVS-DR的数据转发流程是:Director机器收到外界请求,按相应的调度算法将其直接发送到相应Real ServerReal Server处理完该请求后,将结果数据包直接返回给客户,完成一次负载调度。

LVS-DR 方式负载均衡集群(图 2

 

LVS-DR集群中注意Real Server的内核也必须打上修正ARP问题的内核补丁

 

 

LVS-TUN的数据转发流程是:Director机器收到外界请求,按相应的调度算法将其通过IP隧道发送到相应Real ServerReal Server处理完该请求后,将结果数据包直接返回给客户。至此完成一次负载调度。

LVS-TUN方式负载均衡集群(图 3

 

LVS-TUN集群中注意Real Server的内核必须打上修正ARP问题的内核补丁。该方式中 Director将客户请求分配到不同的Real ServerReal Server处理请求后直接回应给用户,这样Director就只处理客户机与服务器的一半连接,极大地提高了Director的调度处理能力, 使集群系统能容纳更多的节点数。另外TUN方式中的Real Server可以在任何LANWAN 上运行,这样可以构筑跨地域的集群,其应对灾难的能力也更强,但是服务器需要为IP封装付出一定的资源开销,而且后端的Real Server必须是支持IP Tunneling的操作系统。

 

 

LVS的十种调度方法

轮调(RR调度器将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上,它均等地对待每一台服务器,而不管服务器上实际的连接数和系统负载,每个服务器都一样多。

加权轮WRR 调度器根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求。这样可以保证处理能力强的服务器处理更多的访问流量。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况,并动态地调整其权值。

目标地址Hash 根据请求的目标IP地址,作为散列键(Hash Key)从静态分配的散列表找出对应的服务器,若该服务器是可用的且未超载,将请求发送到该服务器,否则返回空。 

源地址Hashing根据请求的源IP地址,作为散列键(Hash Key)从静态分配的散列表找出对应的服务器,若该服务器是可用的且未超载,将请求发送到该服务器,否则返回空

最少链接LC根据RS算法将请求调度到已建立的链接数最少的服务器上。

RS=active*256+inactive=overhead  active活动连接数,inactive非活动连接数,overhead值越小则连接到谁上边

加权最少链接WLC 在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下,既要根据RS算法,还要考虑服务器的性能,具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载。

最短的期望的延迟SED 基于WLC,但却有所改变,依据(active+1*256/weight=overhead,值越小,则连接到哪个服务器上。

最少队列调度(NQ无需队列。如果有台realserver的连接数=0就直接分配过去,不需要在进行sed运算

基于局部性的最少链接LBLC针对目标IP地址的负载均衡,目前主要用于Cache集群系统。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址最近使用的服务器,若该服务器是可用的且没有超载,将请求发送到该服务器;若服务器不存在,或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载,则用"最少链接"的原则选出一个可用的服务器,将请求发送到该服务器。

带复制的基于局部性最少链接(LBLCR也是针对目标IP地址的负载均衡,目前主要用于 Cache集群系统。它与LBLC算法的不同之处是它要维护从一个目标IP地址到一组服务器的映射,LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映而射。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务器组,按"最小连接"原则从服务器组中选出一台服务器,若服务器没有超载,将请求发送到该服务器,若服务器超载;则按"最小连接"原则从这个集群中选出一台服务器,将该服务器加入到服务器组中,将请求发送到该服务器。同时,当该服务器组有一段时间没有被修改,将最忙的服务器从服务器组中删除,以降低复制的程度。