LVS基础

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1. LVS的结构

　　LVS方式的cluster从结构上可分为两部分：前端的负载均衡器(称之为director)和后端的真实服务器(称之为real server)。cluster前端的director将来自外界的请求调度到cluster后端不同的real server去执行。real server负责真正的提供各种应用服务，比如：Web、FTP、Mail等服务。real server的数量可以根据实际需求进行增加、减少。

　　2. LVS的三种包转发方式

　　LVS提供了三种包转发方式：NAT(网络地址映射)、IP Tunneling(IP隧道)、Direct Routing(直接路由)。不同的转发模式决定了不同的cluster的网络结构，下面对三种转发方式分别介始：

　　NAT(网络地址映射)

　　NAT方式可支持任何的操作系统，以及私有网络，并且只需一个Internet IP地址，但是整个系统的性能受到限制。因为执行NAT每次需要重写包，有一定的延迟；另外，大部分应用有80%的数据是从服务器流向客户机，也就是用户的请求非常短，而服务器的回应非常大，对负载均衡器形成很大压力，成为了新的瓶颈。

　　IP Tunneling(IP隧道)

　　director分配请求到不同的real server。real server处理请求后直接回应给用户，这样director负载均衡器仅处理客户机与服务器的一半连接。IP Tunneling技术极大地提高了director的调度处理能力，同时也极大地提高了系统能容纳的最大节点数，可以超过100个节点。real server可以在任何LAN或WAN上运行，这意味着允许地理上的分布，这在灾难恢复中有重要意义。服务器必须拥有正式的IP地址用于与客户机直接通信，并且所有服务器必须支持IP隧道协议。

　　Direct Routing(直接路由)

　　与IP Tunneling类似，负载均衡器仅处理一半的连接，避免了新的性能瓶颈，同样增加了系统的可伸缩性。Direct Routing与IP Tunneling相比，没有IP封装的开销，但由于采用物理层（修改MAC地址）技术，所有服务器都必须在一个物理网段。

　　3. LVS的八种调度算法

　　LVS已实现了以下八种调度算法：

　　1.轮叫调度（Round-Robin Scheduling）

　　2.加权轮叫调度（Weighted Round-Robin Scheduling）

　　3.最小连接调度（Least-Connection Scheduling）

　　4.加权最小连接调度（Weighted Least-Connection Scheduling）

　　5.基于局部性的最少链接（Locality-Based Least Connections Scheduling）

　　6.带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication Scheduling）

　　7.目标地址散列调度（Destination Hashing Scheduling）

　　8.源地址散列调度（Source Hashing Scheduling）

　　注：如果想了解关于以上几点的技术细节，LVS的主页查询。LVS的主页是：

　　http://www.LinuxVirtualServer.org/

　　http://www.linux-vs.org/

　　了解了LVS的三个要点之后，接下来我们来配置一个采用Direct Routing包转发方式、加权最小连接调度算法的cluster。

　　我们知道Direct Routing包转发方式是通过改写请求报文的MAC地址，将请求发送到real server。前台的director机器只需要接收和调度外界的请求，而不需要负责返回这些请求的反馈结果。director机器和real server都有一块网卡连在同一物理网段上。所以我们给出以下的网络拓扑图：

　　[myimg]upload/63679.png[/myimg]

　　director机器上需要进行如下配置：

　　设置好本机的IP：192.168.2.1

　　然后执行以下命令：

　　ifconfig lo:0 192.168.2.254 netmask 255.255.255.255 broadcast

　　192.168.2.254 up

　　route add -host 192.168.2.254 dev lo:0

　　echo 1 ＞ /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

　　echo 1 ＞/proc/sys/net/ipv4/conf/all/hidden

　　ipvsadm -C

　　ipvsadm -A -t 192.168.2.254:80 -s wlc

　　ipvsadm -a -t 192.168.2.254:80 -r 192.168.2.2 -g

　　ipvsadm -a -t 192.168.2.254:80 -r 192.168.2.3 -g

　　......

　　ipvsadm -A -t 192.168.2.254:21 -s wlc

　　ipvsadm -a -t 192.168.2.254:21 -r 192.168.2.2 -g

　　ipvsadm -a -t 192.168.2.254:21 -r 192.168.2.3 -g

　　......

　　real server机器上需要进行如下配置：

　　对于第一台real server(RS1)，设置好本机的IP：192.168.2.2 然后执行以下命令：

　　ifconfig lo:0 192.168.2.254 netmask 255.255.255.255 broadcast

　　192.168.2.254 up

　　route add -host 192.168.2.254 dev lo:0

　　对于其它real server：RS2、RS3、RS4......，做相类的设定。

　　完成以上设置后，所有对192.168.2.254的80端口的访问都会通过director机器分配到后面的real server上去，而real server的处理后结果将直接反馈给客户。至此，我们完成了一个cluster的例子。通过这个例子，相信您也可以轻松地利用Linux架设起一组 cluster来。其实在cluster架设到这里之后，还并不能达到正式应用的要求，实际应用中还有一些问题需要解决，比如要安装监视软件，监视集群的运作，要能及时发现real server的故障并对应调整real server的列表。还有后台real server节点的数据一致性等问题。这些在一些商用的cluster软件产品中就得到了很好的解决，而网络也有一些非商用的软件，比如mon就是这样的系统资源监控程序，可以监控网络服务可用性、服务器问题等，最重要的是mon提供了一个框架，用户可以自行定义和扩展。这些内容请参阅其它文章