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一.LVS是什么?
LVS的英文全稱是Linux Virtual Server,即Linux虛擬服務器。它是我們國家的章文嵩博士的一個開源項目。在linux內存2.6中,它已經成為內核的一部分,在此之前的內核版本則需要重新編譯內核。
二.LVS能干什么?
LVS主要用於多服務器的負載均衡。它工作在網絡層,可以實現高性能,高可用的服務器集群技術。它廉價,可把許多低性能的服務器組合在一起形成一個超級服務器。它易用,配置非常簡單,且有多種負載均衡的方法。它穩定可靠,即使在集群的服務器中某台服務器無法正常工作,也不影響整體效果。另外可擴展性也非常好。
三.工作原理
如上圖,LVS可分為三部分:
1.Load Balancer:這是LVS的核心部分,它好比我們網站MVC模型的Controller。它負責將客戶的請求按照一定的算法分發到下一層不同的服務器進行處理,自己本身不做具體業務的處理。另外該層還可用監控下一層的狀態,如果下一層的某台服務器不能正常工作了,它會自動把其剔除,恢復后又可用加上。該層由一台或者幾台Director Server組成。
2.Server Array:該層負責具體業務。可有WEB Server、mail Server、FTP Server、DNS Server等組成。注意,其實上層的Director Server也可以當Real server用的。
3.Shared Storage:主要是提高上一層數據和為上一層保持數據一致。
四.負載均衡機制
前面我們說了LVS是工作在網絡層。相對於其它負載均衡的解決辦法,比如DNS域名輪流解析、應用層負載的調度、客戶端的調度等,它的效率是非常高的。LVS的通過控制IP來實現負載均衡。IPVS是其具體的實現模塊。IPVS的主要作用:安裝在Director Server上面,在Director Server虛擬一個對外訪問的IP(VIP)。用戶訪問VIP,到達Director Server,Director Server根據一定的規則選擇一個Real Server,處理完成后然后返回給客戶端數據。這些步驟產生了一些具體的問題,比如如何選擇具體的Real Server,Real Server如果返回給客戶端數據等等。IPVS為此有三種機制:
1.VS/NAT(Virtual Server via Network Address Translation),即網絡地址翻轉技術實現虛擬服務器。當請求來到時,Diretor server上處理的程序將數據報文中的目標地址(即虛擬IP地址)改成具體的某台Real Server,端口也改成Real Server的端口,然后把報文發給Real Server。Real Server處理完數據后,需要返回給Diretor Server,然后Diretor server將數據包中的源地址和源端口改成VIP的地址和端口,最后把數據發送出去。由此可以看出,用戶的請求和返回都要經過Diretor Server,如果數據過多,Diretor Server肯定會不堪重負。
2.VS/TUN(Virtual Server via IP Tunneling),即IP隧道技術實現虛擬服務器。它跟VS/NAT基本一樣,但是Real server是直接返回數據給客戶端,不需要經過Diretor server,這大大降低了Diretor server的壓力。
3.VS/DR(Virtual Server via Direct Routing),即用直接路由技術實現虛擬服務器。跟前面兩種方式,它的報文轉發方法有所不同,VS/DR通過改寫請求報文的MAC地址,將請求發送到Real Server,而Real Server將響應直接返回給客戶,免去了VS/TUN中的IP隧道開銷。這種方式是三種負載調度機制中性能最高最好的,但是必須要求Director Server與Real Server都有一塊網卡連在同一物理網段上。
五.負載調度算法
前面我們都知道Director Server要選擇不同的Real server,那么它具體的如果選擇Real Server以達到負載均衡的呢,IPVS實現了八種調度方法,具體算法可以查看官網或者百度,這里就不一一列出了。官網:www.linuxvirtualserver.org。