LVS集群的体系结构及NAT 模式配置

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2020年8月30日19:23:07 评论 38 views

一. LVS简介

LVS是Linux Virtual Server的简称,也就是Linux虚拟服务器, 现在LVS已经是 Linux标准内核的一部分,在Linux2.4内核以前,使用LVS时必须要重新编译内核以支持LVS功能模块,但是从Linux2.4内核以后,已经完全内置了LVS的各个功能模块,无需给内核打任何补丁,可以直接使用LVS提供的各种功能。可以利用LVS技术实现高可伸缩的、高可用的网络服务,例如WWW服务、Cache服务、DNS服务、FTP服务、MAIL服务、视频/音频点播服务等等

二.LVS体系结构

使用LVS架设的服务器集群系统有三个部分组成:最前端的负载均衡层,用Load Balancer表示,中间的服务器群组层,用Server Array表示,最底端的数据共享存储层,用Shared Storage表示。

Load Balancer层:

位于整个集群系统的最前端,有一台或者多台负载调度器(Director Server)组成,LVS模块就安装在Director Server上,而Director的主要作用类似于一个路由器,它含有完成LVS功能所设定的路由表,通过这些路由表把用户的请求分发给Server Array层的应用服务器(Real Server)上。

Server Array层:由一组实际运行应用服务的机器组成。

Shared Storage层:是为所有Real Server提供共享存储空间和内容一致性的存储区域,在物理上,一般有磁盘阵列设备组成

(1)IP负载均衡与负载调度算法

1)IP负载均衡技术

LVS的IP负载均衡技术是通过IPVS模块来实现的,IPVS是LVS集群系统的核心软件,它的主要作用是:安装在Director Server上,同时在Director Server上虚拟出一个IP地址,用户必须通过这个虚拟的IP地址访问服务。这个虚拟IP一般称为LVS的VIP,即Virtual IP。访问的请求首先经过VIP到达负载调度器,然后由负载调度器从Real Server列表中选取一个服务节点响应用户的请求.

IPVS实现负载均衡机制有三种,分别是NAT、TUN和DR。

1.LVS/NAT: 即(Virtual Server via Network Address Translation)

也就是网络地址翻译技术实现虚拟服务器,当用户请求到达调度器时,调度器将请求报文的目标地址(即虚拟IP地址)改写成选定的Real Server地址,同时报文的目标端口也改成选定的Real Server的相应端口,最后将报文请求发送到选定的Real Server。在服务器端得到数据后,Real Server返回数据给用户时,需要再次经过负载调度器将报文的源地址和源端口改成虚拟IP地址和相应端口,然后把数据发送给用户,完成整个负载调度过程。

2.LVS/TUN :即(Virtual Server via IP Tunneling)

也就是IP隧道技术实现虚拟服务器它的连接调度和管理与VS/NAT方式一样,只是它的报文转发方法不同,VS/TUN方式中,调度器采用IP隧道技术将用户请求转发到某个Real Server,而这个Real Server将直接响应用户的请求,不再经过前端调度器,此外,对Real Server的地域位置没有要求,可以和Director Server位于同一个网段,也可以是独立的一个网络。因此,在TUN方式中,调度器将只处理用户的报文请求,集群系统的吞吐量大大提高。

3.LVS/DR: 即(Virtual Server via Direct Routing)

也就是用直接路由技术实现虚拟服务器,它的连接调度和管理与VS/NAT和VS/TUN中的一样,但它的报文转发方法又有不同,VS/DR通过改写请求报文的MAC地址,将请求发送到Real Server,而Real Server将响应直接返回给客户,免去了VS/TUN中的IP隧道开销。这种方式是三种负载调度机制中性能最高最好的,但是必须要求Director Server与Real Server都有一块网卡连在同一物理网段上。

(1)IP负载均衡与负载调度算法

2)负载调度算法

IPVS实现了如下八种负载调度算法,这里我们详细讲述最常用的四种调度算法,剩余的四种调度算法请参考其它资料。

轮叫调度(Round Robin)RR

“轮叫”调度也叫1:1调度,调度器通过“轮叫”调度算法将外部用户请求按顺序1:1的分配到集群中的每个Real Server上,这种算法平等地对待每一台Real Server,而不管服务器上实际的负载状况和连接状态。

加权轮叫调度(Weighted Round Robin) WRR

“加权轮叫”调度算法是根据Real Server的不同处理能力来调度访问请求。可以对每台Real Server设置不同的调度权值,对于性能相对较好的Real Server可以设置较高的权值,而对于处理能力较弱的Real Server,可以设置较低的权值,这样保证了处理能力强的服务器处理更多的访问流量。充分合理的利用了服务器资源。同时,调度器还可以自动查询Real Server的负载情况,并动态地调整其权值。

最少链接调度(Least Connections) LC

“最少连接”调度算法动态地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“最小连接”调度算法可以较好地均衡负载。

加权最少链接调度(Weighted Least Connections) WLC

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