写在前面

觉得甚是幸运,能够有机会参与到ITOO配置环境的工作中去。现在正在熟悉,在搭建环境的时候,有LVS安装配置教程,对这一块有些懵逼,这几天查了一些资料,写在这里,和大家分享一下

是什么

LVS是 Linux Virtual Server 的简称,也就是Linux虚拟服务器。这是一个由章文嵩博士发起的一个开源项目,它的官方网址是http://www.linuxvirtualserver.org

现在 LVS 已经是 Linux 内核标准的一部分。使用 LVS 可以达到的技术目标是:通过 LVS 达到的负载均衡技术和 Linux 操作系统实现一个高性能高可用的 Linux 服务器集群,它具有良好的可靠性、可扩展性和可操作性。从而以低廉的成本实现最优的性能。LVS 是一个实现负载均衡集群的开源软件项目。LVS架构从逻辑上可分为调度层、Server集群层和共享存储。

LVS 集群分为三层结构:

负载调度器(load balancer):它是整个LVS 集群对外的前端机器,负责将client请求发送到一组服务器上执行,而client端认为是返回来一个同一个IP【通常把这个IP 称为虚拟IP/VIP】

服务器池(server pool):一组真正执行client 请求的服务器,一般是我们的web服务器;除了web,还有FTP,MAIL,DNS

共享存储(shared stored):它为 server pool 提供了一个共享的存储区,很容易让服务器池拥有相同的内容,提供相同的服务(这一点不是很理解)

相关术语
1.DS:Director Server。指的是前端负载均衡器节点
2.RS:Real Server。后端真实的工作服务器
3.VIP:向外部直接面向用户请求,作为用户请求的目标的ip地址
4.DIP:Director Server IP,主要用于和内部主机通讯的IP地址
5.RIP:Real Server IP,后端服务器的IP地址
6.CIP:Client IP,访问客户端的IP地址
三种模式
1.直接路由模式DR (Direct Routing)模式

DR模式网络结构:



原理:负载均衡器和RS都使用同一个IP对外服务。但只有DR对ARP请求进行响应,所有RS对本身这个IP的ARP请求保持静默。也就是说,网关会把对这个服务IP的请求全部定向给DR,而DR收到数据包后根据调度算法,找出对应的RS,把目的MAC地址改为RS的MAC(因为IP一致)并将请求分发给这台RS。这时RS收到这个数据包,处理完成之后,由于IP一致,可以直接将数据返给客户,则等于直接从客户端收到这个数据包无异,处理后直接返回给客户端。由于负载均衡器要对二层包头进行改换,所以负载均衡器和RS之间必须在一个广播域,也可以简单的理解为在同一台交换机上。

优点:负载均衡器只是分发请求,应答包通过单独的路由方法返回给客户端。

缺点:要求负载均衡器的网卡必须与物理网卡在一个物理段上。

2.NAT模式(NAT)

NAT模式的网络架构:



原理:就是把客户端发来的数据包的IP头的目的地址,在负载均衡器上换成其中一台RS的IP地址,并发至此RS来处理,RS处理完成后把数据交给经过负载均衡器,负载均衡器再把数据包的原IP地址改为自己的IP,将目的地址改为客户端IP地址即可。期间,无论是进来的流量,还是出去的流量,都必须经过负载均衡器。

优点:集群中的物理服务器可以使用任何支持TCP/IP操作系统。

缺点:扩展性差。当服务器节点(普通PC服务器)增长过多时,负载均衡器将成为整个系统的瓶颈,因为所有的请求包和应答包的流向都经过负载均衡器。当服务器节点过多时,大量的数据包都交汇在负载均衡器处,导致负载均衡器变慢以至于整个链路变慢。

3.IP隧道模式(TUN)

TUN模式网络架构:



原理:隧道模式就是,把客户端发来的数据包,封装一个新的IP头标记(仅目的IP)发给RS,RS收到后,先把数据包的头解开,还原数据包,处理后直接返回给客户端,不需要再经过负载均衡器。注意,由于RS需要对负载均衡器发过来的数据包进行还原,所以说必须支持IPTUNNEL协议。因此,在RS的内核中,必须编译支持IPTUNNEL这个选项。

优点:负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器,而RS将应答包直接发给用户,减少了负载均衡器的大量数据流动,负载均衡器不再是系统的瓶颈,就能处理很巨大的请求量,这种方式,一台负载均衡器能够为很多RS进行分发。而且跑在公网上就能进行不同地域的分发。

缺点:隧道模式的RS节点需要合法IP,这种方式需要所有的服务器支持“IP Tunneling”(IP Encapsulation)协议,服务器可能只局限在部分Linux系统上。

相关调度算法
1.LVS负载均衡的调度算法一(静态)

轮循调度(RR, Round Robin)

调度器通过“轮循”调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实机器上,它均等的对待每一台服务器,而不管服务器实际的连接数和系统负载。

加权轮循(WRR, Weighted Round Robin)

调度器通过“加权轮循”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能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,并动态的调整其权值。

目标地址散列(DH, 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。

源地址散列(SH, 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到对应的服务器,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。

2.LVS负载均衡的调度算法二(动态)

最少链接(LC, Least Connections)

调度器通过“最少链接”调度算法动态的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“最少连接”调度算法可以较好的均衡负载。

OL(Over Load)=active * 256 + deactive

加权最少链接(WLC, 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“加权最少连接”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,并动态的调整其权值。

OL(Over Load)=(active * 256 + deactive) / weighted

最短的期望延迟(SED, Shortest Expected Delay Scheduling)

最少队列调度(NQ, Never Queue Scheduling)

无需排队。如果有台Real Server的连接数等于0就直接分配过去,不需要再进行SED运算。

基于局部性的最少链接(LBLC, Locality-Based Least Connections)

“基于局部性的最少连接”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“最少连接”的原则选出一个可用的服务器,将请求发送到该服务器。

带复制的基于局部性最少链接(LBLCR, Locality-Based Least Connections with Repilcation)

“带复制的基于局部性最少连接”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“最少连接”原则从服务器组中选出一台服务器,若服务器没有超载,将请求发到该服务器;若服务器超载,则按“最少连接”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。

上面频繁的提到了负载均衡,那么什么是负载均衡呢?负载均衡 建立在现有网络结构之上,它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。

负载均衡,英文名称为Load Balance,其意思就是分摊到多个操作单元上进行执行,例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等,从而共同完成工作任务。具体请移步:负载均衡—百度百科

写在最后

以上就是我查的一些关于LVS的一些资料,看不懂吧?看不懂就对了,因为我也看不懂,哈哈哈哈

越学越觉得自己的知识不够,越觉得自己了解的少,越想深入学下去,所以啊,时间珍贵,别浪费~

关于如何配置Keepalived+LVS-DR+Nginx高可用故障切换模式,可参考这篇文章:Keepalived+LVS-DR+Nginx高可用故障切换模式

感谢您的阅读~

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