LVS集群

目录

1、lvs简介：

2、lvs架构图：

3、 lvs的工作模式：

1） VS/NAT： 即（Virtual Server via Network Address Translation）

2）VS/TUN ：即（Virtual Server via IP Tunneling）*

3）VS/DR： 即（Virtual Server via Direct Routing）

4、调度算法：

四种常用的调度算法：

1）轮询调度（Round Robin）

2）加权轮询调度（Weighted Round Robin）

3）最少链接调度（Least Connections）

4）加权最少链接调度（Weighted Least Connections）

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1、lvs简介：

• LVS是Linux Virtual Server的简称，也就是Linux虚拟服务器, 是一个由 章文嵩 博士发起的自由软件项目，它的官方站点是：The Linux Virtual Server Project - Linux Server Cluster for Load Balancing
• 现在LVS已经是 Linux标准内核的一部分，在Linux2.4内核以前，使用LVS时必须要重新编译内核以支持LVS功能模块，但是从Linux2.4内核以后，已经完全内置了LVS的各个功能模块，无需给内核打任何补丁，可以直接使用LVS提供的各种功能。
• 使用LVS技术要达到的目标是：通过LVS提供的负载均衡技术和Linux操作系统实现一个高性能、高可用的服务器群集，它具有良好可靠性、可扩展性和可操作性。从而以低廉的成本实现最优的服务性能。
• LVS自从1998年开始，发展到现在已经是一个比较成熟的技术项目了。可以利用LVS技术实现高可伸缩的、高可用的网络服务，例如WWW服务、Cache服务、DNS服务、FTP服务、MAIL服务、视频/音频点播服务等等，有许多比较著名网站和组织都在使用LVS架设的集群系统。

2、lvs架构图：

 

1. Load Balancer层：位于整个集群系统的最前端，有一台或者多台负载调度器（Director Server）组成，LVS模块就安装在Director Server上。Director的主要作用：类似于一个路由器，它含有完成LVS功能所设定的路由表，通过这些路由表把用户的请求分发给Server Array层的应用服务器（RealServer）上；同时，在Director Server上还要安装对Real Server服务的监控模块Ldirectord，此模块用于监测各个Real Server服务的健康状况，在Real Server不可用时把它从LVS路由表中剔除，恢复时重新加入。
2. Server Array层：由一组实际运行应用服务的机器组成，Real Server可以是WEB服务器、MAIL服务器、FTP服务器、DNS服务器、视频服务器中的一个或者多个，每个Real Server之间通过高速的LAN或分布在各地的WAN相连接。在实际的应用中，Director Server也可以同时兼任Real Server的角色。
3. Shared Storage层：是为所有Real Server提供共享存储空间和内容一致性的存储区域，在物理上，一般有磁盘阵列设备组成，为了提供内容的一致性，一般可以通过NFS网络文件系统共享数据，但是NFS在繁忙的业务系统中，性能并不是很好，此时可以采用集群文件系统，例如Red hat的GFS文件系统，oracle提供的OCFS2文件系统等。

3、 lvs的工作模式：

名称	缩写	说明
虚拟IP地址（Virtual IP Address）	VIP	Director用于向客户端计算机提供服务的IP地址
真实IP地址（Real Server IP Address）	RIP	在集群下面节点上使用的IP地址
Director的IP地址（Director IP Address）	DIP	Director用于连接内外网网络的IP地址
客户端主机IP地址（Client IP Address）	CIP	客户端用户计算机请求集群服务器的IP地址，该地址用作 发送给集群的请求的源IP地址

1. LVS的IP负载均衡技术是通过IPVS模块来实现的，IPVS是LVS集群系统的核心软件，它的主要作用是：安装在Director Server上，同时在Director Server上虚拟出一个IP地址，用户必须通过这个虚拟的IP地址访问服务。这个虚拟IP一般称为LVS的VIP，即Virtual IP。
2. 访问的请求首先经过VIP到达负载调度器，然后由负载调度器从Real Server列表中选取一个服务节点响应用户的请求。
3. 当用户的请求到达负载调度器后，调度器如何将请求发送到提供服务的Real Server节点，而Real Server节点如何返回数据给用户，是IPVS实现的重点技术，IPVS实现负载均衡机制有三种，分别是NAT、TUN和DR。

1） VS/NAT： 即（Virtual Server via Network Address Translation）

        也就是网络地址翻译技术实现虚拟服务器，当用户请求到达调度器时，调度器将请求报文的目标地址（即虚拟IP地址）改写成选定的Real Server地址，同时报文的目标端口也改成选定的Real Server的相应端口，最后将报文请求发送到选定的Real Server。在服务器端得到数据后，Real Server返回数据给用户时，需要再次经过负载调度器将报文的源地址和源端口改成虚拟IP地址和相应端口，然后把数据发送给用户，完成整个负载调度过程。

2）VS/TUN ：即（Virtual Server via IP Tunneling）*

也就是IP隧道技术实现虚拟服务器。它的连接调度和管理与VS/NAT方式一样，只是它的报文转发方法不同，VS/TUN方式中，调度器采用IP隧道技术将用户请求转发到某个Real Server，而这个Real Server将直接响应用户的请求，不再经过前端调度器，此外，对Real Server的地域位置没有要求，可以和Director Server位于同一个网段，也可以是独立的一个网络。因此，在TUN方式中，调度器将只处理用户的报文请求，集群系统的吞吐量大大提高。

3）VS/DR： 即（Virtual Server via Direct Routing）

也就是用直接路由技术实现虚拟服务器。它的连接调度和管理与VS/NAT和VS/TUN中的一样，但它的报文转发方法又有不同，VS/DR通过改写请求报文的MAC地址，将请求发送到Real Server，而Real Server将响应直接返回给客户，免去了VS/TUN中的IP隧道开销。这种方式是三种负载调度机制中性能最高最好的，但是必须要求Director Server与Real Server都有一块网卡连在同一物理网段上。

4、调度算法：

• 调度方法决定了如何在这些集群节点之间分布工作负荷。
• 当Director收到来自客户端计算机访问她的VIP上的集群服务的入站请求时，Director必须决定那个集群节点应该获得请求。Director可用于做出该决定的调度方法分成两个基本类别：

固定调度算法：rr，wrr，dh，sh

动态调度算法：wlc，lblc，lblcr，SED，NQ（后两种官方站点没提到）

四种常用的调度算法：

1）轮询调度（Round Robin）

        “轮询”调度也叫1:1调度，调度器通过“轮询”调度算法将外部用户请求按顺序1:1的分配到集群中的每个Real Server上，这种算法平等地对待每一台Real Server，而不管服务器上实际的负载状况和连接状态。

2）加权轮询调度（Weighted Round Robin）

        “加权轮询”调度算法是根据Real Server的不同处理能力来调度访问请求。可以对每台Real Server设置不同的调度权值，对于性能相对较好的Real Server可以设置较高的权值，而对于处理能力较弱的Real Server，可以设置较低的权值，这样保证了处理能力强的服务器处理更多的访问流量。充分合理的利用了服务器资源。同时，调度器还可以自动查询Real Server的负载情况，并动态地调整其权值。

3）最少链接调度（Least Connections）

        “最少连接”调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上。如果集群系统的真实服务器具有相近的系统性能，采用“最小连接”调度算法可以较好地均衡负载。

4）加权最少链接调度（Weighted Least Connections）

        “加权最少链接调度”是“最少连接调度”的超集，每个服务节点可以用相应的权值表示其处理能力，而系统管理员可以动态的设置相应的权值，缺省权值为1，加权最小连接调度在分配新连接请求时尽可能使服务节点的已建立连接数和其权值成正比。