LVS 负载均衡集群学习笔记

killerxf

　　LVS：Linux Virtual Server
　　    LVS是一个虚拟的服务器集群系统，工作在内核的TCP/IP协议栈上，采用IP负载均衡技术和基于内容请求分发技术。调度器具有很好的吞吐率，将请求均衡地转移到不同的服务器上执行，且调度器自动屏蔽掉服务器的故障，从而将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器。整个服务器集群的结构对客户是透明的，而且无需修改客户端和服务器端的程序。为此，在设计时需要考虑系统的透明性、可伸缩性、高可用性和易管理性。
　　

　　一般来说，LVS集群采用三层结构，其主要组成部分为：
　　1、负载调度器（load balancer），它是整个集群对外面的前端机，负责将客户的请求发送到一组服务器上执行，而客户端认为服务是来自一个IP地址上的；
　　2、服务器池（server pool），是一组真正执行客户端请求的服务器；
　　3、共享存储（shared storage），它为服务器池提供一个共享的存储区，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务。
　　

　　

　　LVS模型及各模型特性：
　　    三种模型：

　　    Network address translation (LVS-NAT)：网络地址转换
　　    Direct routing (LVS-DR)：直接路由
　　    IP tunneling (LVS-TUN)：IP隧道
　　

　　    NAT模型的特性（遵循的基本法则）：
　　    1、集群节点必须跟director在同一个IP网络中；
　　    2、RIP通常是私有地址，仅用于各集群节点间的通信；
　　    3、director位于client和real server之间，并负责处理进出的所有通信；
　　    4、real server必须将网关指向DIP；
　　    5、支持端口映射；
　　    6、real server可以使用任意操作系统(OS)；
　　    7、较大规模应用场景中，director容易成为系统瓶颈。
　　   

　　    DR模型的特性：
　　    1、集群节点必须要跟director在同一个物理网络中；
　　    2、real server可以使用公网地址，实现便捷的远程管理和监控；
　　    3、director仅负责处理入站请求，响应报文则由real server直接发往客户端；
　　    4、real server不能将网关指向DIP；
　　    5、不支持端口映射；
　　    6、大多数的操作系统(OS)都可以用在real server上（需能隐藏VIP）；
　　    7、一个LVS-DR director可以比LVS-NAT处理更多的real server。
　　   

　　    TUN模型的特性：
　　    1、集群节点可以跨越Internet；
　　    2、real server的RIP必须是公网地址；
　　    3、director仅负责处理入站请求，响应报文则由real server直接发往客户端；
　　    4、real server不能将网关指向DIP；
　　    5、只有支持隧道功能的操作系统(OS)才能用于real server；
　　    6、不支持端口映射。
　　

　　

　　LVS的十种调度算法：

　　    静态调度方法：
　　        RR：Round Robin，轮询
　　        WRR：Weighted Round Robin，加权轮询
　　        SH：Source Hashing，源地址Hash；实现会话绑定(session affinity)
　　            根据客户端的来源，同一个客户端IP的请求一定会发往跟第一次请求相同的real server上；
　　            如果可以实现会话共享(session sharing)就不需要使用SH调度机制。
　　        DH：Destination Hashing，目标地址Hash；
　　            将同一个客户端IP地址的请求发送给同一个real server；
　　            类似于SH，应用场景不同，常用于缓存服务器的场景中；
　　            不考虑cache连接数。

　　

　　    动态调度方法：
　　        LC：Least Connection，最少连接
　　            计算方法：active*256+inactive，计算real server大小进行选择；
　　            充分考虑每个服务器当前连接数的状况，并挑选一个最空闲(最少连接)的real server进行传送。
　　        WLC：Weighted Least Connection，加权最少连接
　　            计算方法：(active*256+inactive)/weight；选择跟LC一样。
　　        SED：Shortest Expected Delay，最短期望延迟
　　            计算方法：(active+1)*256/weight；改进的WLC。
　　        NQ：Never Queue，永不排队
　　            先每台real server发送一个请求（按权重发送），再进行计算；改进的SED。
　　        LBLC：Locality Based Least Connection，基于本地的最少连接
　　            实现目标跟DH调度方法一样（动态DH），但需要考虑cache连接数，主要用于cache 集群系统。
　　        LBLCR：Locality Based Least Connection with Replication Scheduling，基于本地带复制功能的最少连接（缓存复制机制），主要用于cache 集群系统。