第四天：LVS概念

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概念：LVS是Linux Virtual Server的簡寫，意即Linux虛擬服務器，是一個虛擬的服務器集羣系統。是中國國內最先出現的自由軟件項目之一。

宗旨：

使用集羣技術和Linux操做系統實現一個高性能、高可用的服務器.

很好的可伸縮性（Scalability）

很好的可靠性（Reliability）

很好的可管理性（Manageability）。

 

特色：

可伸縮網絡服務的幾種結構，它們都須要一個前端的負載調度器（或者多個進行主從備份）。咱們先分析實現虛擬網絡服務的主要技術，指出IP 負載均衡技術是在負載調度器的實現技術中效率最高的。在已有的IP負載均衡技術中，主要有經過 網絡地址轉換（Network Address Translation）將一組服務器構成一個高性能的、高可用的 虛擬服務器，咱們稱之爲VS/NAT技術（Virtual Server via Network Address Translation）。在分析VS/NAT的缺點和網絡服務的非對稱性的基礎上，咱們提出了經過IP隧道實現虛擬服務器的方法VS/TUN （Virtual Server via IP Tunneling），和經過直接路由實現虛擬服務器的方法VS/DR（Virtual Server via Direct Routing），它們能夠極大地提升系統的伸縮性。VS/NAT、VS/TUN和VS/ DR技術是LVS集羣中實現的三種IP 負載均衡技術。

技術

【1】技術簡介

LVS集羣採用IP 負載均衡技術和基於內容請求分發技術。調度器具備很好的吞吐率，將請求均衡地轉移到不一樣的服務器上執行，且調度器自動屏蔽掉服務器的故障，從而將一組服務器構成一個高性能的、高可用的 虛擬服務器。整個 服務器集羣的結構對客戶是透明的，並且無需修改客戶端和服務器端的程序。爲此，在設計時須要考慮系統的透明性、可伸縮性、高可用性和易管理性。

【2】 集羣採用 三層結構

通常來講，LVS集羣採用三層結構，其主要組成部分爲：

A、負載調度器（load balancer），它是整個集羣對外面的前端機，負責將客戶的請求發送到一組服務器上執行，而客戶認爲服務是來自一個IP地址（咱們可稱之爲虛擬IP地址）上的。

B、服務器池（server pool），是一組真正執行客戶請求的服務器，執行的服務有WEB、MAIL、FTP和DNS等。

C、共享存儲（shared storage），它爲服務器池提供一個共享的存儲區，這樣很容易使得服務器池擁有相同的內容，提供相同的服務。

【3】調度器

調度器是服務器集羣系統的惟一入口點（Single Entry Point），它能夠採用IP 負載均衡技術、基於內容請求分發技術或者二者相結合。

在IP負載均衡技術中，須要服務器池擁有相同的內容提供相同的服務。當客戶請求到達時，調度器只根據服務器負載狀況和設定的 調度算法從服務器池中選出一個服務器，將該請求轉發到選出的服務器，並記錄這個調度；當這個請求的其餘 報文到達，也會被轉發到前面選出的服務器。在基於內容請求分發技術中，服務器能夠提供不一樣的服務，當客戶請求到達時，調度器可根據請求的內容選擇服務器執行請求。由於全部的操做都是在 Linux操做系統核心空間中完成的，它的調度開銷很小，因此它具備很高的吞吐率。服務器池的結點數目是可變的。當整個系統收到的負載超過目前全部結點的處理能力時，能夠在服務器池中增長服務器來知足不斷增加的請求負載。

對大多數網絡服務來講，請求間不存在很強的相關性，請求能夠在不一樣的結點上 並行執行，因此整個系統的性能基本上能夠隨着服務器池的結點數目增長而線性增加。 共享存儲一般是數據庫、 網絡文件系統或者 分佈式文件系統。服務器結點須要動態更新的數據通常存儲在 數據庫系統中，同時數據庫會保證併發訪問時數據的一致性。靜態的數據能夠存儲在網絡文件系統（如NFS/CIFS）中，但網絡文件系統的伸縮能力有限，通常來講，NFS/CIFS服務器只能支持3~6個繁忙的服務器結點。對於規模較大的集羣系統，能夠考慮用分佈式文件系統，如AFS、GFS、Coda和Intermezzo等。分佈式文件系統可爲各服務器提供共享的存儲區，它們訪問分佈式文件系統就像訪問本地文件系統同樣，同時分佈式文件系統可提供良好的伸縮性和可用性。

【4】分佈式鎖管理器

此外，當不一樣服務器上的應用程序同時讀寫訪問 分佈式文件系統上同一資源時，應用程序的訪問衝突須要消解才能使得資源處於一致狀態。這須要一個分佈式鎖管理器（Distributed Lock Manager），它多是分佈式文件系統內部提供的，也多是外部的。開發者在寫應用程序時，可使用分佈式鎖管理器來保證應用程序在不一樣結點上併發訪問的一致性。

負載調度器、服務器池和共享 存儲系統經過高速網絡相鏈接，如100Mbps交換網絡、Myrinet和Gigabit網絡等。使用高速的網絡，主要爲避免當系統規模擴大時互聯網絡成爲整個系統的瓶頸。

【5】監視器

Graphic Monitor是爲系統管理員提供整個集羣系統的監視器，它能夠監視系統的狀態。Graphic Monitor是基於瀏覽器的，因此不管管理員在本地仍是異地均可以監測系統的情況。爲了安全的緣由，瀏覽器要經過HTTPS（Secure HTTP）協議和身份認證後，才能進行系統監測，並進行系統的配置和管理。