LVS三种请求转发方式和八种调度算法简介

bjghzly

　　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。
　　1.轮叫调度（Round Robin）
　　调度器通过“轮叫”调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上，它均等地对待每一台服务器，而不管服务器上实际的连接数和系统负载。
　　2.加权轮叫（Weighted Round Robin）
　　调度器通过“加权轮叫”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，并动态地调整其权值。
　　3.最少链接（Least Connections）
　　调度器通过“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。
　　4.加权最少链接（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“加权最少链接”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，并动态地调整其权值。
　　5.基于局部性的最少链接（Locality-Based Least Connections）
　　“基于局部性的最少链接”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地址最近使用的服务器，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“最少链接” 的原则选出一个可用的服务器，将请求发送到该服务器。
　　6.带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication）
　　“带复制的基于局部性最少链接”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“最小连接”原则从服务器组中选出一台服务器，若服务器没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器超载，则按“最小连接”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。
　　7.目标地址散列（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。
　　8.源地址散列（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。
　　了解这些算法原理能够在特定的应用场合选择最适合的调度算法，从而尽可能地保持Real Server的最佳利用性。当然也可以自行开发算法，不过这已超出本文范围，请参考有关算法原理的资料。
　　以下网上找到的另外两种算法:
　　9. 最短的期望的延迟（Shortest Expected Delay Scheduling SED）
　　基于wlc算法。这个必须举例来说了
　　ABC三台机器分别权重123 ，连接数也分别是123。那么如果使用WLC算法的话一个新请求进入时它可能会分给ABC中的任意一个。使用sed算法后会进行这样一个运算
　　A:（1+1)/1
　　B:（1+2)/2
　　C:（1+3)/3
　　根据运算结果，把连接交给C 。
　　10.最少队列调度（Never Queue Scheduling NQ）
　　无需队列。如果有台realserver的连接数＝0就直接分配过去，不需要在进行sed运算。