构建高可用的LVS负载均衡集群入门篇

时间：2014-05-20 17:33:26 阅读：369 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

一、LVS简介

LVS是Linux Virtual Server的简称，也就是Linux虚拟服务器, 是一个由章文嵩博士发起的自由软件项目，它的官方站点是www.linuxvirtualserver.org。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。

LVS 集群采用IP负载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，在设计时要考虑系统的透明性，可伸缩性，高可用性和易管理性。

LVS自从1998年开始，发展到现在已经是一个比较成熟的技术项目了。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，有许多比较著名网站和组织都在使用LVS架设的集群系统，例如：Linux的门户网站（www.linux.com）、向RealPlayer提供音频视频服务而闻名的Real公司（www.real.com）、全球最大的开源网站（sourceforge.net）、淘宝，阿里巴巴等。

二、LVS集群的组成

一般来说，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(Load Balancer,LB)，中间的服务器群组层(Server Array)，最底端的数据共享存储层(Shared Storage),在用户看来，所有的内部应用都是透明的，用户只是在使用一个虚拟服务器提供的高性能服务。

三、LVS集群的优缺点

优点：

(1)开源，免费

(2)可供参考学习的技术资料丰富

(3)负载均衡功能强大，经过良好优化lvs集群可与专业的硬件均衡设备(F5)BIG-IP相媲美

缺点：

(1)技术要求较高,实施难度大，若想将lvs的负载均衡功能最大的发挥出来，需要专业的维护团队，以便提供强大的技术支持

(2)仅能在四层实现调度，可控性不够精细

四、LVS四种工作模型

LVS-NAT, DNAT（多目标NAT）

LVS-DR（Direct Routing）

LVS-TUN （IPIP）

LVS-FULLNAT

五、LVS调度算法详解

到目前为止，LVS的调度算法一共有10种，具体内容如下所示

1.轮叫调度（Round Robin）(简称rr)

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）（简称wrr)

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）(LC)

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）(WLC)

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）(LBLC)

“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）(LBLCR)

“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）(DH)

“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）(SH)

“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。

9. 最短的期望的延迟（Shortest Expected Delay Scheduling SED）(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）(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