LVS(Linux Virtual Server)三種負載均衡模型和十種調度的簡單介紹

LVS (Linux Virtual Server)

LVS（Linux Virtual Server）其實就是針對高可伸縮、高可用網絡服務的需求，給出了基於IP層和基於內容請求分發的負載平衡調度解決方法，並在Linux內核中實現了這些方法，將一組服務器構成一個實現可伸縮的、高可用網絡服務的虛擬服務器。因此，lvs須要內核有ipvs支持，確保你的內核支持ipvs後，只需安裝ipvsadm就能夠把一臺服務器配置成負載調度器（Load Balancer）。對外提供服務的IP，也就是咱們訪問的IP稱作VIP。調度器LB的任務主要是分發請求，真正處理的是真實服務器(Real Server)。

LVS的三種負載均衡模型：

爲了區別這三種模型，咱們能夠先作一下對比

	NAT模型	DR模型	TUN模型
集羣節點（rip和dip）	須要在同一個子網當中	必須在同一個物理網絡當中	不須要在一個物理網絡當中
rip要求	私有地址，僅用於節點之間	可使用公網地址	必定不能是私有地址
Director處理的請求	處理入站和出站	僅處理入站	僅處理入站
Real-server的網關	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	能夠實現	不能實現	不能實現
Real-server服務器要求	任意操做系統	支持大多數操做系統	必須是支持隧道功能的操做系統

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

 

 

LVS-NAT 的數據轉發流程是：Director機器收到外界請求，改寫數據包的目標地址，按相應的調度算法將其發送到相應Real Server上，Real Server處理完該請求後，將結果數據包返回到其默認網關，即Director機器上，Director機器再改寫數據包的源地址，最後將其返回給外界。這樣就完成一次負載調度。

LVS-NAT方式負載均衡集羣（圖 1）

 

注：LVS-NAT集羣中Real Server能夠是任何的操做系統，並且無需作任何特殊的設定，唯一要作的就是將其默認網關指向Director機器。Real Server可使用局域網 的 內 部 IP(192.168.0.0/24)。Director要有兩塊網卡，一塊網卡綁定一個外部IP地址(10.0.0.1)，另外一塊網卡綁定局域網的內部IP(192.168.0.254)，做爲Real Server的默認網關。

 

 

LVS-DR的數據轉發流程是：Director機器收到外界請求，按相應的調度算法將其直接發送到相應Real Server，Real Server處理完該請求後，將結果數據包直接返回給客戶，完成一次負載調度。

LVS-DR 方式負載均衡集羣（圖 2）

 

LVS-DR集羣中注意Real Server的內核也必須打上修正ARP問題的內核補丁

 

 

LVS-TUN的數據轉發流程是：Director機器收到外界請求，按相應的調度算法將其經過IP隧道發送到相應Real Server，Real Server處理完該請求後，將結果數據包直接返回給客戶。至此完成一次負載調度。

LVS-TUN方式負載均衡集羣（圖 3）

 

LVS-TUN集羣中注意Real Server的內核必須打上修正ARP問題的內核補丁。該方式中 Director將客戶請求分配到不一樣的Real Server，Real Server處理請求後直接回應給用戶，這樣Director就只處理客戶機與服務器的一半鏈接，極大地提升了Director的調度處理能力， 使集羣系統能容納更多的節點數。另外TUN方式中的Real Server能夠在任何LAN或WAN 上運行，這樣能夠構築跨地域的集羣，其應對災難的能力也更強，可是服務器須要爲IP封裝付出必定的資源開銷，並且後端的Real Server必須是支持IP Tunneling的操做系統。

 

 

LVS的十種調度方法

輪調（RR）調度器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，每一個服務器都同樣多。

加權輪調（WRR） 調度器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。

目標地址Hash 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Hashing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。

最少連接（LC）根據RS算法將請求調度到已創建的連接數最少的服務器上。

RS=active*256+inactive=overhead  active活動鏈接數，inactive非活動鏈接數，overhead值越小則鏈接到誰上邊

加權最少連接（WLC） 在集羣系統中的服務器性能差別較大的狀況下，既要根據RS算法，還要考慮服務器的性能，具備較高權值的服務器將承受較大比例的活動鏈接負載。

最短的指望的延遲（SED） 基於WLC，但卻有所改變，依據（active+1）*256/weight=overhead，值越小，則鏈接到哪一個服務器上。

最少隊列調度（NQ）無需隊列。若是有臺realserver的鏈接數＝0就直接分配過去，不須要在進行sed運算

基於局部性的最少連接（LBLC）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（LBLCR）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，LBLC算法維護從一個目標IP地址到一臺服務器的映而射。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。