負載均衡和LVS介紹

負載均衡集羣介紹

• 主流的開源軟件有LVS、keepalived、haproxy、nginx等
• 其中LVS屬於四層(IP+端口)負載均衡，Nginx屬於七層，haproxy既能夠認爲是四層，也能夠當作七層使用
• keepalived的負載均衡功能其實就是lvs
• lvs這種四層負載均衡是分發端口通訊的，好比MySQL；而Nginx僅僅支持URL實現負載均衡的方式，例如http、https、mail；haproxy是支持端口和URL實現的負載均衡的，因此也支持MySQL。
• 相比較來講，LVS這種四層得負載均衡更加穩定，能承受更多的請求；而Nginx這種七層的負載均衡則更加靈活，能實現更多的個性化需求

LVS 介紹

• LVS(Linux Virtual Server),是由章文嵩博士1998年5月成立的自由軟件項目，主要使用器集羣技術和Linux操做系統實現一個高性能、高可用的服務器
• 流行度不亞於apache的httpd，基於TCP/IP作的路由和轉發，穩定性和效率很高
• LVS 有三種常見的模式：NAT、DR、IP Tunnel
• LVS 架構中有一個核心角色叫作分發器(Load balancer)，它用來分發用戶的請求，還有諸多處理用戶請求的服務器(Real Server, 簡稱rs)

LVS 三種模式

NAT模式

• 藉助iptables的nat表來實現
• 用戶的請求到分發器後，經過預設的iptables規則，把請求的數據包轉發到後端的rs上去
• rs須要設定網關爲分發起的內網IP
• 用戶請求的數據包和返回給用戶的數據包所有通過分發器，因此分發器成爲瓶頸
• 不過只須要分發器有公網IP便可，因此比較省公網IP資源

IP Tunnel模式

• 須要有一個公共的IP(即VIP)配置在分發器和全部rs上
• 客戶端請求的目標IP爲vip，分發器接收到請求數據包後，會對數據包作一個加工，會把目標IP改成rs的IP，這樣數據包就到了rs上
• rs接收數據包後，會還原數據包，這樣目標IP爲vip，由於全部rs上配置了這個vip，因此它會認爲是它本身

DR模式

• 也須要有一個公共的IP配置在分發器和全部rs上，也就是vip
• 和IP Tunnel不一樣的是，它會把數據包的MAC地址修改成rs的MAC地址
• rs接受數據包後，會還原原始數據包，這樣目標IP爲vip，由於全部rs上配置了這個vip，因此它會認爲是它本身

八種調度算法

本段內容來源(連接)

• 輪詢/輪詢（Round Robin）
  調度器經過"輪叫"調度算法將外部請求按順序輪流分配到集羣中的真實服務器上，它均等地對待每一臺服務器，而無論服務器上實際的鏈接數和系統負載。

• 加權輪詢/輪叫（Weighted Round Robin）
  調度器經過"加權輪叫"調度算法根據真實服務器的不一樣處理能力來調度訪問請求。這樣能夠保證處理能力強的服務器處理更多的訪問流量。調度器能夠自動問詢真實服務器的負載狀況，並動態地調整其權值。

• 最少連接（Least Connections）
  調度器經過"最少鏈接"調度算法動態地將網絡請求調度到已創建的連接數最少的服務器上。若是集羣系統的真實服務器具備相近的系統性能，採用"最小鏈接"調度算法能夠較好地均衡負載。

• 加權最少連接（Weighted Least Connections）
  在集羣系統中的服務器性能差別較大的狀況下，調度器採用"加權最少連接"調度算法優化負載均衡性能，具備較高權值的服務器將承受較大比例的活動鏈接負載。調度器能夠自動問詢真實服務器的負載狀況，並動態地調整其權值。

• 基於局部性的最少連接（Locality-Based Least Connections）
  "基於局部性的最少連接" 調度算法是針對目標IP地址的負載均衡，目前主要用於Cache集羣系統。該算法根據請求的目標IP地址找出該目標IP地址最近使用的服務器，若該服務器 是可用的且沒有超載，將請求發送到該服務器；若服務器不存在，或者該服務器超載且有服務器處於一半的工做負載，則用"最少連接"的原則選出一個可用的服務 器，將請求發送到該服務器。

• 帶複製的基於局部性最少連接（Locality-Based Least Connections with Replication）
  "帶複製的基於局部性最少連接"調度算法也是針對目標IP地址的負載均衡，目前主要用於Cache集羣系統。它與LBLC算法的不一樣之處是它要維護從一個 目標IP地址到一組服務器的映射，而LBLC算法維護從一個目標IP地址到一臺服務器的映射。該算法根據請求的目標IP地址找出該目標IP地址對應的服務 器組，按"最小鏈接"原則從服務器組中選出一臺服務器，若服務器沒有超載，將請求發送到該服務器，若服務器超載；則按"最小鏈接"原則從這個集羣中選出一 臺服務器，將該服務器加入到服務器組中，將請求發送到該服務器。同時，當該服務器組有一段時間沒有被修改，將最忙的服務器從服務器組中刪除，以下降複製的 程度。

• 目標地址散列（Destination Hashing）
  "目標地址散列"調度算法根據請求的目標IP地址，做爲散列鍵（Hash Key）從靜態分配的散列表找出對應的服務器，若該服務器是可用的且未超載，將請求發送到該服務器，不然返回空。

• 源地址散列（Source Hashing）
  "源地址散列"調度算法根據請求的源IP地址，做爲散列鍵（Hash Key）從靜態分配的散列表找出對應的服務器，若該服務器是可用的且未超載，將請求發送到該服務器，不然返回空。

經常使用的算法是前4種。