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服务器负载均衡[归纳].pdf
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服务器负载均衡[归纳].pdf
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服务器集群方案
LVS 项目简介
本文来源 :linux 系统架构 http://www.olinux.org.cn
LVS--Linux Virtual Server (Linux 虚拟服务器)。针对高可伸缩、高可用网络服务的
需求, LVS 采用了基于 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。 一组服务器通过高速的局域网或者地理分布的广域网相互连接,在它
们的前端有一个负载调度器。负载调度器能无缝地将网络请求调度到真实服务器上,
从而使得服务器集群的结构对客户是透明的,客户访问集群系统提供的网络服务就像
访 问一台高性能、高可用的服务器一样。客户程序不受服务器集群的影响不需作任何
修改。系统的伸缩性通过在服务机群中透明地加入和删除一个节点来达到,通过检 测
节点或服务进程故障和正确地重置系统达到高可用性。 二、 IP 虚拟服务器软件 IPVS
在调度器的实现技术中, IP 负载均衡技术是效率最高的。在已有的 IP 负载均衡技术中
有通过网络地址转换( Network Address Translation )将一组服务器构成一个高性能
的、高可用的虚拟服务器,称之为 VS/NAT 技术( Virtual Server via Network Address
Translation ),大多数商品化的 IP 负载均衡调度器产品都是使用此方法,如 Cisco 的
LocalDirector 、F5 的 Big/IP 和 Alteon 的 ACEDirector 。在分析 VS/NAT 的缺点和网络
服务的非对称性的基础上, LVS 提供通过 IP 隧道实现虚拟服务器的方法 VS/TUN
(Virtual Server via IP Tunneling ),和通过直接路由实现虚拟服务器的方法 VS/DR
(Virtual Server via Direct Routing ),它们可以极大地提高系统的伸缩性。所以,
IPVS 软件实现了这三种 IP 负载均衡技术,它们的大致原理如下:
1、Virtual Server via Network Address Translation (VS/NAT) 通过网络地址转换,
调度器重写请求报文的目标地址,根据预设的调度算法,将请求分派给后端的真实服
务器;真实服务器的响应报文通过调度器时,报文的源地址被重写,再返回给客户,
完成整个负载调度过程。
2、Virtual Server via IP Tunneling (VS/TUN) 采用 NAT 技术时,由于请求和响应报
文都必须经过调度器地址重写,当客户请求越来越多时,调度器的处理能力将成为瓶
颈。为了解决这个问题,调度器把请求报文通过 IP 隧道转发至真实服务器,而真实服
务器将响应直接返回给客户,所以调度器只处理请求报文。由于一般网络服务应答比
请求报文大许多,采用 VS/TUN 技术后,集群系统的最大吞吐量可以提高 10 倍。
3、Virtual Server via Direct Routing (VS/DR) VS/DR 通过改写请求报文的 MAC 地
址,将请求发送到真实服务器,而真实服务器将响应直接返回给客户。同 VS/TUN 技
术一样, VS/DR 技术可极大地提高集群系统的伸缩性。这种方法没有 IP 隧道的开销,
对集群中的真实服务器也没有必须支持 IP 隧道协议的要求,在三种方法中效率最高,
但是要求调度器与真实服务器都有一块网卡连在同一物理网段上。
针对不同的网络服务需求和服务器配置, IPVS 调度器实现了如下八种负载调度算法:
1、轮叫( Round Robin ):调度器通过 "轮叫 "调度算法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。
2、加权轮叫( Weighted Round Robin ):调度器通过 "加权轮叫 " 调度算法根据真实服
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。
3、最少链接( Least Connections ):调度器通过 "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( Weighted Least Connections ):在集群系统中的服务器性能差异
较大的情况下,调度器采用 "加权最少链接 "调度算法优化负载均衡性能,具有较高权
值的服务器将承受较大比例的活动连接负载。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。
5、基于局部性的最少链接( Locality-Based Least Connections ): "基于局部性的最
少链接 " 调度算法是针对目标 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。
6、带复制的基于局部性最少链接( Locality-Based Least Connections with
Replication ): " 带复制的基于局部性最少链接 "调度算法也是针对目标 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,而 LBLC 算法维护从一个目标 IP 地址到一台服务器
的映射。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。
7、目标地址散列( Destination Hashing ): "目标地址散列 "调度算法根据请求的目标
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。
8、源地址散列( Source Hashing ): "源地址散列 "调度算法根据请求的源 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。
更多内容参考 LVS 中文站点: http://zh.linuxvirtualserver.org/
本文来源 :linux 系统架构 http://www.olinux.org.cn
目的 :保障地宝网更加稳定地运行 ,解决服务器单点故障。
LVS 集群采用三层结构,其主要组成部分为:
A、负载调度器( load balancer ),它是整个集群对外面的前端机,负责将客户的
请求发送到一组服务器上执行,而客户认为服务是来自一个 IP 地址(我们可称之为虚
拟 IP 地址)上的。
B、服务器池( server pool ),是一组真正执行客户请求的服务器,即
realserver ,执行的服务为 WEB,
C、共享存储( shared storage ),它为服务器池提供一个共享的存储区,这样很
容易使得服务器池拥有相同的内容,提供相同的服务。
负载均衡的工作原理
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czq131452007
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