詳述LVS負載均衡羣集（理論篇）

時間 2019-12-17

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企業羣集應用概述

羣集的含義

Cluster，集羣、羣集
由多臺主機構成，但對外只表現爲一個總體

在互聯網應用中，隨着站點對硬件性能、響應速度、服務穩定性、數據可靠性等要求愈來愈高，單臺服務器力不從心

解決方法
- 使用價格昂貴的小型機、大型機
- 使用普通服務器構建羣集

企業羣集分類

根據羣集針對的目標差別，可分爲三種類型

負載均衡羣集
高可用羣集
高性能運算羣集

負載均衡羣集 (Load Balance Cluster)

以提升應用系統的影響能力、儘量處理更多的訪問請求、減小延遲爲目標，得到高併發、高負載（LB）的總體性能
LB的負載分配依賴於主節點的分流算法

高可用羣集 (High Availability Cluster)

以提升應用系統的可靠性、儘量地減小中斷時間爲目標，確保服務的連續性，達到高可用（HA）的容錯效果
HA的工做方式包括雙工和主從兩種模式

高性能運算羣集(High Performance Computer Cluster)

以提升應用系統的CPU運算速度、擴展硬件資源和分析能力爲目標，得到至關於大型、超級計算機的高性能運算（HPC）能力
高性能運算羣集的高性能依賴於「分佈式運算」、「並行計算」，經過專用硬件和軟件將多個服務器的CPU、內存等資源整合在一塊兒，實現只有大型、超級計算機才具有的計算能力

負載均衡羣集工做模式分析

負載均衡羣集是目前企業用得最多的羣集類型

羣集的負載調度技術有三種工做模式
- 地址轉換
- IP隧道
- 直接路由

NAT模式

地址轉換（Network Address Translation）
- 簡稱NAT模式，相似於防火牆的私有網絡結構，負載調度器做爲全部服務器節點的網關，即做爲客戶機的訪問入口，也是各節點回應客戶機的訪問出口
- 服務器節點使用私有IP地址，與負載調度器位於同一個物理網絡，安全性要優於其餘兩種方式

TUN模式

IP隧道(IP Tunnel)
- 簡稱TUN模式，採用開放式的網絡結構，負載調度器僅做爲客戶機的訪問入口，各節點經過各自的Internet鏈接直接回應客戶機，而再也不通過負載調度器
- 服務器節點分散在互聯網中的不一樣位置，具備獨立的公網IP地址，經過專用IP隧道與負載調度器相互通訊

DR模式

直接路由(Direct Routing)
- 簡稱DR模式，採用半開放式的網絡結構，與TUN模式的結構相似，但各節點並非分散在各地，而是與調度器位於同一一個物理網絡
- 負載調度器與各節點服務器經過本地網絡鏈接，不須要創建專用的IP隧道

負載均衡羣集架構

負載均衡的結構

第一層，負載調度器(Load Balancer或Director)
第二層，服務器池(Server Pool)
第三層，共享存儲(Share Storage)

關於LVS虛擬服務器

Linux Virtual Server

針對Linux內核的負載均衡解決方案
1998年5月，由我國的章文嵩博士建立

官方網站: http://www.linuxvirtualserver.org/linux

[root@localhost ~]# modprobe ip_vs    //確認內核對LVS的支持
[root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

LVS的負載調度算法

輪詢(Round Robin)
- 將收到的訪問請求按照順序輪流分配給羣集中的各節點(真實服務器)均等地對待每一臺服務器，而無論服務器實際的鏈接數和系統負載
加權輪詢(Weighted Round Robin)
- 根據真實服務器的處理能力輪流分配收到的訪問請求，調度器能夠自動查詢各節點的負載狀況，並動態調整其權重
- 保證處理能力強的服務器承擔更多的訪問流量
最少鏈接(Least Connections)
- 根據真實服務器已創建的鏈接數進行分配，將收到的訪問請求優先分配給鏈接數最少的節點
加權最少鏈接(Weighted L east Connections)算法
- 在服務器節點的性能差別較大的狀況下，能夠爲真實服務器自動調整權重
- 權重較高的節點將承擔更大比例的活動鏈接負載
使用ipvsadm工具

LVS羣集建立與管理
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