集群之负载均衡集群(LVS).doc

集 群（一）之 负载均衡集群（LVS） ipvsadm（1.0版本） 定义 这是一个由国人主持的项目。它是一个负载均衡/高可用性集群，主要针对大业务量的网络应用（如新闻服务、网上银行、电子商务等）。LVS是建立在一个主控服务器(通常为双机)（director）及若干真实服务器（real-server）所组成的集群之上。real-server负责实际提供服务，主控服务器根据指定的调度算法对real-server进行控制。而集群的结构对于用户来说是透明的，客户端只与单个的IP（集群系统的虚拟IP）进行通信，也就是说从客户端的视角来看，这里只存在单个服务器。Real-server可以提供众多服务，如ftp, http, dns, telnet, nntp, smtp 等。主控服务器负责对Real-Server进行控制。客户端在向LVS发出服务请求时，Director）会通过特定的调度算法来指定由某个Real-Server来应答请求，而客户端只与Load Balancer的IP（即虚拟IP，VIP）进行通信(主控服务器接受请求(指定某个real-server来应答请求 （之间的通讯是通过虚拟IP来进行传递） 集群采用三层结构 　 一般来说，LVS集群采用三层结构，其主要组成部分为：　　A、负载调度器（load balancer），它是整个集群对外面的前端机，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。LVS的核心部分，另外该层还可用监控下一层的状态，如果下一层的某台服务器不能正常工作了，它会自动把其剔除，恢复后又可用加上。该层由一台或者几台Director?Server组成。 　　B、服务器池（server pool），是一组真正执行客户请求的服务器，执行的服务有WEB、MAIL、FTP和DNS等。 C、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。负载调度器、服务器池和共享存储系统通过高速网络相连接，如100Mbps交换网络、Myrinet和Gigabit网络等。使用高速的网络，主要为避免当系统规模扩大时互联网络成为整个系统的瓶颈。LVS是工作在网络层。相对于其它负载均衡的解决办法，比如DNS域名轮流解析、应用层负载的调度、客户端的调度等，它的效率是非常高的。LVS的通过控制IP来实现负载均衡。IPVS是其具体的实现模块。 IPVS的主要作用：安装在Director?Server上面，在Director?Server虚拟一个对外访问的IP（VIP）。用户访问VIP，到达Director?Server，Director?Server根据一定的规则选择一个Real?Server，处理完成后然后返回给客户端数据。这些步骤产生了一些具体的问题，比如如何选择具体的Real?Server，Real?Server如何返回给客户端数据等等。 IPVS为此有三种机制： 1.VS/NAT(Virtual?Server?via?Network?Address?Translation)，即网络地址翻转技术实现虚拟服务器。 客户通过Virtual IP Address（虚拟服务的IP地址）访问网络服务时请求报文到达调度器调度器根据连接调度算法从一组真实服务器中选出一台服务器将报文的目标地址Virtual IP Address改写成选定服务器的地址报文的目标端口改写成选定服务器的相应端口，最后将修改后的报文发送给选出的服务器Real?Server）。同时，调度器在连接Hash表中记录这个连接，当这个连接的下一个报文到达时，从连接Hash表中可以得到原选定服务器的地址和端口，进行同样的改写操作，并将报文传给原选定的服务器Real?Server处理完数据后，需要返回给Diretor?Server，然后Diretor?server将数据包中的源地址和源端口改成VIP的地址和端口，最后把数据发送出去给用户。这样，客户所看到的只是在Virtual IP Address上提供的服务，而服务器集群的结构对用户是透明的Diretor?Server，如果数据过多，调度器Switch/HUB相连接的。这些服务器提供相同的网络服务、相同的内容，即不管请求被发送到哪一台服务器，执行结果是一样的。服务的内容可以复制到每台服务器的本地硬盘上，可以通过网络文件系统（如NFS）共享，也可以通过一个分布式文件系统来提供。 VS/NAT 的优点是服务器可以运行任何支持TCP/IP的操作系统，它只需要一个IP地址配置在调度器上，服务器组可以用私有的IP地址。缺点是它的伸缩能力有限， 当服务器结点数目升到20时，调度器本身有可能成为系统的新