集群技术lvs的原理及调度算法详解

作者:课课家教育更新于： 2019-01-23 20:28:28

　　本文主要讲的是lvs的原理以及调度算法，因此关于其他面的内容可能只是简单过一下，大家如果是和小编一样想要再进一步了解这两个lvs方面的内容可以仔细看看哦。

　　lvs也就是Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。是一种集群(Cluster)技术，采用IP负载均衡技术和基于内容请求分发技术。

　　LVS主要组成部分

　　负载调度器(load balancer/ Director)，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，而客户认为服务是来自一个IP地址(我们可称之为虚拟IP地址)上的。

　　服务器池(server pool/ Realserver)，是一组真正执行客户请求的服务器，执行的服务一般有web、MAIL、FTP和DNS等。

　　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体系结构

      LVS虚拟服务器的体系如下图所示，一组服务器通过高速的局域网或者地理分布的广域网相互连接，在这组服务器之前有一个负载调度器(load balance)。负载调度器负责将客户的请求调度到真实服务器上。这样这组服务器集群的结构对用户来说就是透明的。客户访问集群系统就如只是访问一台高性能，高可用的服务器一样。客户程序不受服务器集群的影响，不做任何修改。

      LVS的基本工作原理

　　客户请发送向负载均衡服务器发送请求。负载均衡器接受客户的请求，然后先是根据LVS的调度算法(8种)来决定要将这个请求发送给哪个节点服务器。然后依据自己的工作模式(3种)来看应该如何把这些客户的请求如何发送给节点服务器，节点服务器又应该如何来把响应数据包发回给客户端。

　　LVS的优缺点

　　1.优点

　　（1）开源，免费

　　（2）在网上能找到一些相关技术资源

　　（3）具有软件负载均衡的一些优点

　　2.缺点

　　（1）最核心的就是没有可靠的支持服务，没有人对其结果负责；

　　（2）功能比较简单，支持复杂应用的负载均衡能力较差，如算法较少等；

　　（3）开启隧道方式需重编译内核；

　　（4）配置复杂；

　　（5）主要应用于LINUX，目前没有专门用于Windows的版本，不过可以通过配置，使windows成为LVS集群中的real server(win2003、win2008中)。

　　LVS的三种工作模式

　　1)VS/NAT模式(Network address translation)

　　2)VS/TUN模式(tunneling)

　　3)DR模式(Direct routing)

　　LVS的调度算法

　　LVS的调度算法共有十种，具体为以下：

　　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。

　　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。

　　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.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 。

　　7.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。

　　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. 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。

　　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。

　　关于LVS的其他方面内容，比如其三种模式等，如果大家想看可以搜索来看，在我们课课家教育也有这方面的内容哦。本文就讲到这里了，感谢大家的支持!若是想要学习更多的内容，大家可以关注课课家教育的官方网站以及微信号【课课家IT精品】和【课课家】。