LVS_负载调度算法
基于LVS集群负载均衡算法改进与实现
基于LVS集群负载均衡算法的改进与实现摘要:随着计算机应用的越来越广泛、越来越深入,人们对计算机性能的要求也越来越高,而一般的计算机单机不具备处理大量数据及数据流量的能力,实际证明,如果单靠提高计算机硬件的性能,那么也难以提高整个计算机系统的性能。
解决的办法之一,就是采用并行处理技术,构建“超级”计算机系统。
计算机集群系统是目前实现并行运算,提高计算机系统性能的有效途径。
该系统是由两台以上的单机通过网络连接构成,通过某种方式使集群内部机器按某一设定法则一起协同工作,对用户提供全时的可靠服务,提高了系统的整体性能。
lvs(linux virtual server)集群系统是具有代表性的计算机集群系统之一。
关键词:集群;lvs;负载均衡;动态反馈一、绪论在一些繁忙的场合,单凭一台计算机,哪怕是一台性能优良的服务器甚至是大型机,都已经难以满足人们对计算机性能要求日益增涨的需求,单靠提高单机系统中硬件配置以期提高计算机整体性能已很难达到目的。
开发和应用并行处理技术已成为计算机技术向高层次发展的必由之路。
为了解决这个问题,产生了以并行计算为基础的集群技术,用户采用一组由多机组成的集群(cluster)来代替单一的机器,满足对计算机高性能的需求,取得了预期的效果。
计算机集群可以将多台计算机连接起来协同运作以对用户提供各种服务,比如apache、ftp、mail等。
二、计算机集群及负载均衡(一)计算机集群系统的体系结构计算机集群的网络拓扑结构如图2-1所示:图2-1 计算机集群的网络拓扑结构(二)负载均衡的层次a基于客户端的负载均衡b应用服务器的负载均衡技术 c基于域名系统的负载均衡 d高层协议内容交换技术 e网络接入协议交换 f带均衡策略的服务器群集(三)计算机集群系统的主要特点a高可扩展性 b良好的可用性 c高性能 d高性价比 e好的可管理性 f对用户的透明性(四)衡量集群的重要指标a能用性 b可用性处 c理器和存储器 e磁盘阵列 f操作系统 g 通信网络 h可扩展性 i性价比 j地址转换。
LVS集群负载调度机制的研究
户。多个服务 器结 构缓减 了集群 的负 载 ,体现 了集 群 的可 伸缩性 。后 端 存储
系统 为服 务器集 群 提供 相 同的服 务 ,使
。
得服 务 器集 群 有 相 同 的 内容 。 22 . 基于 I P层的 负载均衡技术 L VS在 I 层实 现 了 3种 方式 的 P
IP 层 的 I P V 和 基 于 应 用 层 的 S
器 中的 I P、源 端 口转 换 为 虚拟 服 务 器 的 I 源 地址 和 端 口 ,并 将 应 答 包发 给 P
客 户 。
KTCP VS 内容 请 求分 发 的 均 衡技 术 , 此 处 主 要 讨 论 基 于 I 层 上 的 负载 均 P
负载 均 衡技 术 :网络 地 址 转 换 、I 隧 P
连接 。 当调度 器收 到客 户请 求包 时 , 根 据 调 度 算 法 动 态 选 择 一 台 目标 服 务 器 , 不 修 改 也 不封 装 I 报 文 ,而 P
道 模 式 、直 接 路 由【I 3。
AC ( 1) 网络 地 址 转 换 ( t 0 k 将 包 含 目标 M 地 址 改 为 目标 服 务 N e w r C A desT a s t n 简称 N ) d rs rn l i , ao AT 。核 器的 M A 地 址 后 转 发 出去 。 当服 务 P 心思 想是 用地 址翻 译 实现 虚拟服 务 。 器 发 现 包 中 的 目标 V I 是 本 地 的 网 客 户通 过 虚 拟 I 访 问集 群 时 ,请 求 络 设 备 ,服 务 器处 理 该 包 ,并 根 据 路 P
一
2 1 系结 构 .体 LVS集 群体 系结 构一 般 采 用 三 层 :结构 ,由前端 调 度器 层 、中 间服 务器集 ’群 层 和 后 端 存 储 系 统 层组 成 [ 。调 度 2 】 器是 整 个集 群的 前端 机 ,是集 群 的唯 一 入 口。当有 客 户请求 时 ,首 先要 经过调 度 器 ,它根据 调 度算 法负 责将 客 户请求
LVS原理详解配置文件参数详解
LVS原理详解配置文件参数详解LVS(Linux Virtual Server)是一种基于Linux内核的负载均衡技术,可以通过多台物理服务器构建一个高可用的服务器集群,提高系统的可靠性和性能。
在LVS中,配置文件参数的设置非常关键,下面详细解释一些重要的配置文件参数。
1. 调度器(scheduler)参数:在LVS中,可以选择多种调度算法来分发客户端请求,如轮询(Round Robin)、源地址散列(Source Hash)、最少连接(Least Connection)等。
调度器参数用于指定所使用的调度算法,常用的参数值有:- rr:轮询算法,按照服务器从第一个到最后一个的顺序依次分发请求。
- wrr:加权轮询算法,根据服务器的权重分配请求。
具有较高权重的服务器将得到更多的请求。
- lc:最少连接算法,将请求分发到当前并发连接数最小的服务器上。
- wlc:加权最少连接算法,结合了最少连接和加权分配的特点。
2. 虚拟服务器(virtual server)参数:虚拟服务器是LVS集群中的前端服务器,用于接收客户端请求并将其转发给后端真实服务器。
虚拟服务器参数包括:- virtualhost:虚拟服务器的IP地址和端口号。
- realserver:后端真实服务器的IP地址和端口号。
- protocol:虚拟服务器使用的协议,如TCP、UDP等。
- scheduler:指定调度算法。
3. 真实服务器(real server)参数:真实服务器是LVS集群中的后端服务器,负责处理来自虚拟服务器的转发请求。
真实服务器参数包括:- address:真实服务器的IP地址。
- port:真实服务器监听的端口号。
- weight:服务器的权重,用于在加权调度算法中决定分发请求的比例。
- maxconn:服务器的最大并发连接数。
4. 会话保持(session persistence)参数:会话保持是LVS中的一个重要概念,用于确保客户端的请求在多次访问中被分发到同一台后端服务器。
LVS十种算法
LVS⼗种算法LVS虚拟服务器是章⽂嵩在国防科技⼤学就读博⼠期间创建的,LVS可以实现⾼可⽤的、可伸缩的⽹络服务。
LVS集群组成:前端:负载均衡层(⼀台或多台负责调度器构成)中间:服务器群组层(由⼀组实际运⾏应⽤服务的服务器组成)底层:数据共享存储层(提供共享存储空间的存储区域)Director Server:调度服务器Real Server:真是服务器VIP:虚拟IP地址RIP:真实IP地址DIP:调度器连接节点服务器的IP地址LVS⼯作模式NAT模式:通过⽹络地址转换实现的虚拟服务器,重点在于调度器进调度器出,在⼤并发访问时,调度器的性能成为瓶颈。
DR模式:直接使⽤路由技术实现虚拟服务器,节点服务器需要配置VIP,需要控制MAC地址⼴播(后端真实服务器不宣告不回应)相对于NAT模式来说较⿇烦。
TUN隧道模式:通过隧道⽅式实现虚拟服务器。
LVS⽬前实现了10种调度算法:常⽤算法有五种:轮询(Round Robin),加权轮询(Weighted Round Robin),最少连接(Least Connections),加权最少连接(Weighted Least Connections),源地址散列(Source Hashing)轮询(Round Robin)RR:将客户端请求平均分发到Real Server。
加权轮询(Weighted Round Robin)WRR:根据Real Server 权重值进⾏轮询的调度。
最少连接(Least Connections)LC:选择连接最少的服务器。
,加权最少连接(Weighted Least Connections)WLC:根据Real Server 权重值,选择连接数最少的服务器。
源地址散列(Source Hashing)SH: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。
⽬标地址散列调度(Destination Hashing ) DH:与SH相反的是,DH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。
基于云自适应遗传算法的LVS负载均衡改进算法
GUO n , AN G in- a g Ho g W Ja Lin
负载为服务器节 点分配权值.
点. 是传 统调度算法 在分发请求 时未考 虑服务器节 但
点的负载 以及 系统整体 的均衡性 以致系统 出现 负载倾
1 系统设计
改进算法 的思想是在 系统调用传统带权值参数的 调度算法( c wL 、WR R等) 运行时, 分别在负载均衡器 和 服 务 器 节 点 上 设 置 监 视 器 ( n o) 检 测 器 mo i r和 t (e c r dt t ) e o ,如图 1 所示.
参数计算 出服 务器节 点的负载,再采用云 自适应遗 传算法根据 负载为各服务器节 点分配权值,进而 实现改进算
法. 实验证 明,改进算法 比传 统算法提高约 1%的性能,可使系统有效地 实现动态负载均衡. 0 关键词:负载均衡 ; i x虚拟服务器;负载反馈;服务器集群 ; LmL 遗传算法;云模型
随着 网络 通信量 的快 速增长,服务器 负载 增长迅 猛 导致经 常超载 ,特别 是一 些流行 网站【.为 了解 决 l 】 服务器超 载 问题,许 多公司采用服务器集群 来满足用 户 需求,客户 访 问集群 系统提供 的网络服 务就像访 问
一
WL ( e he at o n c o ) C w i t l s cn et n算法【需要启动软件检 g de . i 9 】 测服务器节 点在 压缩或解压缩等 功能上 的性 能,消耗 了服务器节 点资源.基于遗传算 法的负载均衡算法【 l 需要 负载 均衡器 和服务器节 点定期通信,增加 了网络 压力.为提高 L VS系统性 能,本文改进了系统中带权
LVS原理详解配置文件参数详解
LVS原理详解配置文件参数详解LVS(Linux Virtual Server)是一种基于四层(TCP/UDP)和七层(HTTP/HTTPS)负载均衡技术,能够将网络流量按照一定的策略分发到多个真实服务器上,从而提高服务器的可用性和负载能力。
LVS的主要原理是通过网络地址转换(NAT)、数据包转发(DR)和IP隧道(TUN)三种方式实现负载均衡。
在LVS的配置文件中,有一些重要的参数需要进行详细的解释。
1. Virtual Server(虚拟服务器)参数:- VIP(Virtual IP):虚拟服务器的IP地址。
当客户端请求访问这个VIP时,LVS会根据一定的策略将请求转发到后端真实服务器进行处理。
- Protocol(协议):虚拟服务器所使用的协议类型,如TCP、UDP、HTTP等。
根据不同的协议,LVS的配置和行为会略有差异。
- Scheduler(调度算法):LVS使用的负载均衡算法,常见的有轮询(Round Robin)、加权轮询(Weighted Round Robin)、最少连接(Least Connection)等。
2. Real Server(真实服务器)参数:- RIP(Real IP):真实服务器的IP地址。
- RS_PORT(Real Server Port):真实服务器上对外提供服务的端口号。
- RS_WEIGHT(Real Server Weight):真实服务器的权重值。
通过权重值可以实现负载均衡的策略,权重越高的服务器会处理更多的请求。
3.LVS模式参数:- NAT模式(Network Address Translation):LVS作为网络地址转换器,将客户端请求的源IP地址和目标IP地址进行转换,使得请求最终到达真实服务器。
- DR模式(Direct Routing):LVS将客户端请求的目标IP地址更改为真实服务器的IP地址,并通过修改ARP映射表使得请求直接发送给真实服务器。
LVS集群调度算法的实现分析
LVS集群调度算法的实现分析摘要由于lvs负载均衡集群软件的源代码是开放的,因此很多负载均衡项目是基于lvs开发的。
本文介绍了lvs集群的体系结构、软件层次结构,分析了内核调度模块 ipvs-1.0.9源代码中4种常用调度算法的实现过程,为开发和研究lvs调度模块提供了一些参考。
关键词 lvs集群;负载;调度算法;权值;反馈中图分类号tp39 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)37-0242-020引言网络的快速发展和网络用户的日益增加,致使服务器面临着巨大的挑战。
单台服务器即使有再好的性能也很难满足当前日益增加的客户并发访问的需求。
而集群的出现缓解了这一问题,它不再是单一的服务器,而由多个服务器共同分担多个客户的请求。
集群系统具有可伸缩性、高性价比、高可用性的特点,因此得到了广泛的应用[1]。
而负载均衡是集群性能提高的关键因素之一,具有较高的研究价值和应用前景。
1 lvs集群体系结构及软件层次结构lvs(linux virtual server)全称虚拟服务器,lvs集群由国防科技大学章文嵩博士研发的,主要解决的是集群的负载均衡。
1.1体系结构lvs集群体系结构一般采用三层结构,由前端调度器层、中间服务器集群层和后端存储系统层组成[2]。
调度器是整个集群的前端机,是集群的唯一入口。
当有客户请求时,首先要经过调度器,它根据调度算法负责将客户请求分配到服务器集群中的某一台。
客户感觉好像服务是来自一个集群ip地址,即所谓的虚拟ip,集群内部对客户是透明的。
该集群中某一台服务器执行完请求后将数据返回给客户。
多台服务器结构缓减了集群的负载,体现了集群的可伸缩性。
后端存储系统为服务器集群提供相同的服务,使得服务器集群有相同的内容。
1.2软件层次结构图1是调度器上的内部软件层次结构,在应用层装有一个ipvsadm管理软件,该软件由管理员进行设置,以达到对lvs集群的管理。
对该软件管理员可以设置lvs的工作模式、在内核虚拟服务器表中增加或减少服务器ip地址、增加或删除虚拟服务,可以设置服务器的固定权值,配置要选择的调度算法,然后将管理员设置的信息传到内核层。
3、lvs调度方法详解
3、lvs调度⽅法详解3、lvs类型和调度⽅法详解集群:将多台主机组织起来满⾜某⼀特定需求;集群类型:LB:Load Balancing, 负载均衡集群;负载均衡器,调度器;上游服务器(upstream server),后端服务器,"真"服务器(real server);SPOF:Single Point Of FailureHA:High Avalilability, ⾼可⽤集群;Active:活动服务器Passive:备⽤服务器⽀持基于TCP,UDP,SCTP,AH,EST,AH_EST等协议的众多服务;负载均衡集群中设计时的要点:(1) session保持;session sticky绑定:缺点是如果绑定的real server宕机,则session就不存在了。
(source ip hash):ip级别将来⾃于同⼀个⽤户的请求不做负载均衡,始终调度到同⼀个real server上;如何追踪这个⽤户?⾃⾏维护⼀个会话追踪表,根据IP地址可以追踪每⼀个请求的客户端,任何⼀个客户端请求来,在⼀个会话追踪模板中有哪个IP被分给哪个real server的记录,并会给这个IP⼀个倒计时的计时器,在倒计时器倒计时完之前,如果同⼀个IP地址请求,都可以把这个IP地址发往同⼀个real server。
这种机制就叫源地址哈希即source ip hash(cookie ip hash):进程级别,不管IP是什么,任何⼀个会话来的时候就发⼀个cookie,是每次客户端请求时就利⽤cookie,session cluster集群 (multicast/broadcast/unicast);每⼀个real server都会把⾃⼰的session同步给另⼀个主机⼀份session持久化:如果⼀组集群全部宕机或者断电,依然可以保证session可⽤,这需要session服务器session server服务器();把所有session都存在session服务器上(2) 数据共享;共享存储;NAS:Network Attached Storage (⽂件级别);SAN:Storage Area Network (块级别);DS:Distributed Storage;数据同步:rsync...四层(lvs,内核空间)、七层(haproxy, nginx, ⽤户空间,占⽤套接字⽂件)Director/RealServerClient Request --> Director (schdulder)--> RS#LVS-TYPE:lvs-nat: MASQUERADE RIP与DIP必须在同⼀⽹段修改⽬标IP(可选:⽬标端⼝)实现转发;请求和响应报⽂都要经由director转发lvs-dr:GATEWAY director与RS必须在同⼀物理⽹络修改MAC地址实现转发;请求报⽂经由director;lvs-tun:IPIP 不修改请求报⽂的ip⾸部,⽽是通过在原有的IP⾸部这外再次封装⼀个IP⾸部(源IP为DIP,⽬标IP为RIP)在原有的IP报⽂之外再次封装⼀个IP⾸部;请求报⽂经由director;lvs-fullnat:lvs scheduler:仅根据IP和端⼝进⾏调度静态⽅法:仅根据算法本⾝进⾏调度,不考虑当前服务器实际负载情况;保证起点公平RR:round robin, 轮调,轮询,轮叫: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。WRR:weighted rr, 加权轮询;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。
lvs术语
lvs术语LVS 是指 Linux Virtual Server,是一个基于 Linux 系统的负载均衡器。
以下是一些与 LVS 相关的术语:1. 负载均衡(Load Balancing):将网络流量分发到多个服务器上,以平衡服务器的负载,提高系统的可用性和性能。
2. 调度算法(Scheduling Algorithm):用于确定哪个服务器接收客户端请求的算法。
常见的调度算法有轮询、加权轮询、源地址哈希等。
3. 虚拟 IP(Virtual IP):是一个虚拟的 IP 地址,用于代表一组服务器。
客户端将请求发送到虚拟 IP,然后由负载均衡器将请求分发到实际的服务器上。
4. 调度器(Scheduler):负责根据调度算法将客户端请求分发到实际服务器的组件。
常见的调度器有 LVS/NAT(Network Address Translation)、LVS/DR(Direct Routing)和LVS/TUN (Tunneling)。
5. 后端服务器(Real Server):实际处理客户端请求的服务器。
负载均衡器将请求转发到后端服务器上,并将响应返回给客户端。
6. 冗余(Redundancy):在 LVS 中,通常会配置多个负载均衡器和多个后端服务器,以提高系统的可用性。
当其中一个负载均衡器或后端服务器出现故障时,其他设备可以接管工作,实现冗余。
7. 健康检查(Health Check):负载均衡器会定期检查后端服务器的状态,以确定是否正常工作。
如果服务器不可用,负载均衡器会将其从服务器池中移除,以避免将请求发送到故障服务器上。
8. 反向代理(Reverse Proxy):LVS 可以作为反向代理服务器使用,将客户端请求发送到后端服务器,并将响应返回给客户端。
这样客户端无需直接与后端服务器通信,提高了安全性和灵活性。
这些术语是 LVS 中常用的概念,有助于理解和使用 LVS 负载均衡器。
LVS的配置
(2)、选中要编辑的虚拟服务器,单击"EDIT"编辑其属性;编辑完成后单击"ACCEPT"保存 信息,如下图所示。
(3)在弹出的界面中填入以下信息 Name:定义虚拟服务器的名称。 Application port :指定此目标应用服务的端口。 Protocol:目标应用服务的网络协议,TCP 或 UDP。 Virtual IP Address:定义目标应用所使用的虚拟 IP。
RHEL 5 LVS 的配置
在企业的 IT 集群应用中,最常用的架构除了高可用集群外,还有负载均衡集群 (Load Balancing)。 负载均衡集群可实现多台服务器或应用的流量均衡分配。 服务器集群对外部应 用及客户表现为一个虚拟的服务器, 集群内部各服务器平均地处理由外部应用及客户端所提 交的业务,实现服务器之间的负载均衡处理并提供灵活的可扩展性,当业务压力增大时,可 随时加入新的服务器以提高集群的整体性能。负载均衡集群特别适用于高并发的网络应用, 如网站、文件服务器、各种要求高并发的 Socket 处理等。通常负载均衡集群方案大多通过 专用的硬件--"负载均衡器"来实现, 但此类硬件产品往往价格昂贵。 目前在服务器领域千兆 网络已经非常普及,但是当前中档的百兆负载均衡器依然以动辄近十万元的高价, 使得不少 企业望而却步。 LVS(负载均衡软件,Linux Virtual Server) 项目的创始人是我国国防科技大学的章文 嵩博士,此项目也是当前已经加入到 Linux 内核中为数不多的由国人维护的开源项目之一。 随着此项目的不断发展, 功能的逐渐完善及性能的不断提高, 当前不少硬件负载均衡器就是 通过 Linux 内核结合 LVS 来实现的。 在网上有很多 LVS 方面的配置教程, 如果 LVS 负载均衡器只是单台的只需安装 LVS 服务 即可, 如果 LVS 服务器是多台一般需要 LVS+keepalived 或 heartbeat+ldirectord+lvs 来实 现 LVS 负载均衡器的热备和监控应用服务器的状态。 在 RHEL 5 系列的 RHCS 中所带的 LVS 能通过图形界面的配置来实现比 LVS+keepalived 或 heartbeat+ldirectord+lvs 更强大的功能,下面我们就以 RHEL 5 LVS 为例来讲解 LVS 的基 本配置。 实验拓扑图
LVS原理详解配置文件参数详解
LVS原理详解配置⽂件参数详解LVS原理详解LVS简介 Internet的快速增长使多媒体⽹络服务器⾯对的访问数量快速增加,服务器需要具备提供⼤量并发访问服务的能⼒,因此对于⼤负载的服务器来讲, CPU、I/O处理能⼒很快会成为瓶颈。
由于单台服务器的性能总是有限的,简单的提⾼硬件性能并不能真正解决这个问题。
为此,必须采⽤多服务器和负载均衡技术才能满⾜⼤量并发访问的需要。
Linux 虚拟服务器(Linux Virtual Servers,LVS) 使⽤负载均衡技术将多台服务器组成⼀个虚拟服务器。
它为适应快速增长的⽹络访问需求提供了⼀个负载能⼒易于扩展,⽽价格低廉的解决⽅案。
LVS结构与⼯作原理⼀.LVS的结构 LVS由前端的负载均衡器(Load Balancer,LB)和后端的真实服务器(Real Server,RS)群组成。
RS间可通过局域⽹或⼴域⽹连接。
LVS的这种结构对⽤户是透明的,⽤户只能看见⼀台作为LB的虚拟服务器(Virtual Server),⽽看不到提供服务的RS群。
当⽤户的请求发往虚拟服务器,LB根据设定的包转发策略和负载均衡调度算法将⽤户请求转发给RS。
RS再将⽤户请求结果返回给⽤户。
⼆.LVS内核模型1.当客户端的请求到达负载均衡器的内核空间时,⾸先会到达PREROUTING链。
2.当内核发现请求数据包的⽬的地址是本机时,将数据包送往INPUT链。
3.LVS由⽤户空间的ipvsadm和内核空间的IPVS组成,ipvsadm⽤来定义规则,IPVS利⽤ipvsadm定义的规则⼯作,IPVS⼯作在INPUT链上,当数据包到达INPUT链时,⾸先会被IPVS检查,如果数据包⾥⾯的⽬的地址及端⼝没有在规则⾥⾯,那么这条数据包将被放⾏⾄⽤户空间。
4.如果数据包⾥⾯的⽬的地址及端⼝在规则⾥⾯,那么这条数据报⽂将被修改⽬的地址为事先定义好的后端服务器,并送往POSTROUTING链。
5.最后经由POSTROUTING链发往后端服务器。
lvs dr模式原理
lvs dr模式原理LVS DR模式原理。
LVS(Linux Virtual Server)是一个开源的负载均衡软件,可以用来构建高可用、高性能的服务器集群。
LVS支持多种负载均衡调度算法,其中DR(Direct Routing)模式是其中一种常用的工作模式。
在LVS DR模式中,负载均衡器和后端真实服务器都在同一子网内,负载均衡器直接将客户端请求转发给后端真实服务器,而不修改IP数据包的目的地址。
这种模式下,后端真实服务器直接响应客户端请求,不需要经过负载均衡器的处理,因此可以提高系统的性能和吞吐量。
LVS DR模式的原理如下:1. 客户端发送请求。
客户端向负载均衡器发送请求,请求的目标是负载均衡器的虚拟IP地址。
2. 负载均衡器接收请求。
负载均衡器接收到客户端的请求后,根据预先设定的调度算法,选择一台后端真实服务器来处理该请求。
3. 负载均衡器修改目的MAC地址。
负载均衡器将请求数据包的目的MAC地址修改为被选中的后端真实服务器的MAC地址,然后将数据包发送到局域网中。
4. 后端真实服务器接收请求。
后端真实服务器接收到经过负载均衡器转发的请求数据包。
5. 后端真实服务器响应客户端。
后端真实服务器直接向客户端发送响应数据包,响应数据包的源IP地址是后端真实服务器的IP地址,而不是负载均衡器的虚拟IP地址。
通过以上原理的步骤,LVS DR模式实现了客户端请求的负载均衡和后端真实服务器的直接响应,整个过程中负载均衡器只是起到了转发请求的作用,而后端真实服务器直接与客户端进行通信,从而提高了系统的性能和吞吐量。
需要注意的是,在LVS DR模式下,负载均衡器和后端真实服务器必须在同一子网内,并且要求后端真实服务器能够接收到经过负载均衡器转发的请求数据包。
此外,负载均衡器需要对请求数据包进行目的MAC地址的修改,因此需要在内核中开启IP包转发功能。
总的来说,LVS DR模式是一种高性能、高可用的负载均衡模式,通过直接路由的方式实现了客户端请求的负载均衡和后端真实服务器的直接响应,适用于对性能和吞吐量要求较高的场景。
Linux中的LVS网络负载技术介绍
LVS集群中的IP负载均衡技术介绍NLB是Windows下网络负载平衡技术。
它可以保证几台win机器之间,通过配置后,利用广播或组播方式,使得虚拟ip地址同时均匀的分布在每台或者指定的几台win机器上,从而实服务器现网络负载。
相信这个大家都比较熟。
但我们今天讨论的是Linux下的情况。
问题就在于:Linux中有类似windows的nlb的技术吗?有又如何实现的呢?答案肯定是肯定的。
不但有,而且很多。
除了我们今天要讲的LVS外,还有LNLB、HAproxy、Pound等第三方Linux软件。
接下来我们来看一幅LVS虚拟服务拓扑图:这张图所展示的,内容很简单的:就是终端通过网络连接到一台平衡服务器上,然后平衡服务器将终端的连接,转发给LAN网或WAN网中服务器。
简单的1说,这就是LVS的基本原理。
LVS简单吧!在LVS项目中,把图中的前置平衡服务器称之为Director Server(DR),后置的实际服务器称之为Real Server (RS)。
看着这拓扑案例图,也许,大家很快就想到一个问题:DR机宕了怎么办?不就OVER了吗?是啊!这涉及到一个HA(High-Availability)高可用性问题。
要保证DR服务器的冗余安全,可采用Heartbeat建主备来解决此问题。
但HA 的问题,我们不打算在这里讨论。
另外一个问题也许你想到了,也许你还没留意到。
那就是重定向问题,如何保证Director Service能将来自同一个Client的请求发给同一个RealServer呢?LVS可通过服务Persistent参数来设置。
那问题是,“来自同一个客户”是基于IP的客户端还是基于浏览器客户端的Cookie呢?LVS 还有另一参数[-M netmask]。
所以说应该是基于源地址.它指出源地址的匹配方式。
-p900-M255.255.255.0就是掩码后网络地址相同的请求使用同一个模板。
***********************************************************************************关于MAN命令中对-P和-M参数的说明。
LVS集群负载调度算法研究
摘
要: 负载调度算法是 L S集群 系统的核 心技 术, V 按照 实现原理将 负载调度 算法分 为三 类, 比较研 第 5期
长
沙
大
学
学
报
VO . 6 NO. 12 5
20 1 2年 9月
J URNAL OF CHANGSHA UNI O VER TY SI
S p e .2 0 1 2
L VS集群 负载 调 度算 法 研 究
苏命峰 , 陈文芳 , 李仁发
Ln xVr a Sre , 称 L S 是 Lnx开 放 源 代 码 的 集 iu iul e r简 t v V , iu
12 动 态 调 度 算 法 . 动 态 调 度 算法 实 时跟 踪 真实 服 务 器 的 活 动 连 接 , 合 具 结
群软件 … , 常应用 于大 型重负载站点. V L S集成在 Ln x内核 iu
一
略, 来调整集群系统 的负 载调度 行为 , 如动 态反馈 负载 均衡
算 法等 . 比动态调度算 法更 复杂 , 它 算法 自身 开销较大 , 负载
轻时集群 系统性能 提升不 明显 , 是负 载均衡研 究 的热点 , 处
于 发展 阶段 , 目前 应 用 较 少 .
定 程 度 上 解 决 大 量 用 户 突 发 性 访 问 引 起 的 负 载 不 均 问题 .
可以明显提高集群系统 性能 , 是负 载均衡 研究 的重点 , 用 应
广泛.
使用LVS实现负载均衡原理及安装配置详解
如上图。FULLNAT模式对入报文做了DNAT+SNAT,即将报文的目的地址改为RS的地址,源地址改为LVS设备地址;RS上不需要配置路由策略,出报文到了LVS设备上后做 SNAT+DNAT,即将报文的源地址改为LVS设备上的地址,目的地址改为真实的用户地址。
LVS FULLNAT类型特性
ipvsadm:用户空间的命令行工具,规则管理器,用于管理集群服务及RealServer ipvs:工作于内核空间的netfilter的INPUT钩子之上的框架
LVS集群类型中的术语
Director:负载均衡器,也称VS(Virtual Server) RS:真实服务器(RealServer) CIP:客户端IP(Client IP) VIP: Client所请求的,提供虚拟服务的IP,可以用Keepalive做高可用 DIP:在Director实现与RS通信的IP RIP:RealServer IP
1.VIP是公网地址,RIP和DIP是私网地址,且通常不在同一IP网络,因此,RIP的网关一般不会指向DIP 2.RS收到的请求报文源地址是DIP,因此只需响应给DIP, Dirctor收到RS的回复报文后将其发往Client 3.请求和响应报文都经由Dirctor 4.支持端口映射
三、LVS调度方法(Scheduler)
2.2 LVS/DR(Direct Routing直接路由) 通过为请求报文重新封装一个MAC首部进行转发,源MAC是DIP所在的接口的MAC,目标MAC是挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址;源IP/PORT,以及目标IP/PORT均保持不变, 请求报文经过Dirctor但响应报文不再经过Dirctor
二、LVS集群的类型
LVS转发模式有四种: lvs-nat: 修改请求报文的目标IP lvs-dr: 操纵封闭新的MAC地址 lvs-tun: 在原请求IP报文之外新加一个IP首部 lvs-fullnat: 修改请求报文的源和目标IP
lvs三种模式
lvs三种模式lvsLVS的三种模式介绍DRVS/DR利⽤⼤多数Internet服务的⾮对称特点,负载调度器中只负责调度请求,⽽服务器直接将响应返回给客户,可以极⼤地提⾼整个集群系统的吞吐量。
该⽅法与IBM的NetDispatcher产品中使⽤的⽅法类似(其中服务器上的IP地址配置⽅法是相似的),但IBM的NetDispatcher是⾮常昂贵的商品化产品,我们也不知道它内部所使⽤的机制,其中有些是IBM的专利。
VS/DR的体系结构如图所⽰:调度器和服务器组都必须在物理上有⼀个⽹卡通过不分断的局域⽹相连,如通过⾼速的交换机或者HUB相连。
VIP地址为调度器和服务器组共享,调度器配置的VIP地址是对外可见的,⽤于接收虚拟服务的请求报⽂;所有的服务器把VIP地址配置在各⾃的Non-ARP⽹络设备上,它对外⾯是不可见的,只是⽤于处理⽬标地址为VIP的⽹络请求。
VS/DR 的⼯作流程如图所⽰:它的连接调度和管理与VS/NAT和VS/TUN中的⼀样,它的报⽂转发⽅法⼜有不同,将报⽂直接路由给⽬标服务器。
在VS/DR 中,调度器根据各个服务器的负载情况,动态地选择⼀台服务器,不修改也不封装IP报⽂,⽽是将数据帧的MAC地址改为选出服务器的MAC地址,再将修改后的数据帧在与服务器组的局域⽹上发送。
因为数据帧的MAC地址是选出的服务器,所以服务器肯定可以收到这个数据帧,从中可以获得该IP报⽂。
当服务器发现报⽂的⽬标地址VIP是在本地的⽹络设备上,服务器处理这个报⽂,然后根据路由表将响应报⽂直接返回给客户。
在VS/DR中,根据缺省的TCP/IP协议栈处理,请求报⽂的⽬标地址为VIP,响应报⽂的源地址肯定也为VIP,所以响应报⽂不需要作任何修改,可以直接返回给客户,客户认为得到正常的服务,⽽不会知道是哪⼀台服务器处理的。
VS/DR负载调度器跟VS/TUN⼀样只处于从客户到服务器的半连接中,按照半连接的TCP有限状态机进⾏状态迁移。
LINUX集群LVS负载均衡配置
作者:潜小生 open.source.niche@LINUX 集群LVS 负载均衡配置基础基础原理篇原理篇原理篇::LVS 是Linux Virtual Server 的缩写,意思是Linux 虚拟服务器。
负载均衡一般是指一群计算机的集合,通过一个虚拟ip 去根据某种算法,去不停分配到这集合的计算机当中,假如有 主机A 主机B 主机C 主机A 作为一个负载均衡机,主机B 和主机C 都是web 应用服务器,主机A 是负载均衡机,主机A 会虚拟一个IP 出来作为这个负载均衡的IP ,假定主机A 的IP 192.168.1.1 主机B 的IP 是192.168.10.2 主机C 的IP 192。
168.10.3 这个负载均衡虚拟IP 的192.168.1.10 就是访问这web 服务器的IP 地址 当外部来访问web 站点的时候,主机A(负载均衡机)会把这个虚拟IP 通过作为NAT 地址转换,分发主机A 和主机B ,采用一种算法,通常一般采用轮询的方式,当外部网络来访问时候,主机A(负载均衡机)首先任意分开给主机A ,有主机A 把页面访问给来至外部网络的访问,当有下一个来外部网络的访问,主机A(负载均衡机)在分发给主机B,按照这样的机制,一次分发给主机A,一次分发给主机B 。
LVS有三种负载均衡的模式,分别是VS/NAT(nat模式)VS/DR(路由模式) VS/TUN(隧道模式)介绍模式介绍VS/NAT模式这种模式当来访问这个网络的时候,负载均衡机会会通过NAT的转换分别分发给应用服务器A或应用服务器B。
应用服务器返回给来至外部的访问,要在次通过负载机访问给来至外部的访问。
这种模式通常是应用服务器是IP是私有IP地址,需要通过NAT地址来转换成公网IP地址。
返回给外部网络的不在通过这个负载均衡机出去,而且自己通过路由返回给外部网络,自己去查路由,去返回。
vs/tun模式介绍隧道模式,负载均衡机和集群集合的服务器和负载均衡虚拟出来IP不属于同一个网段,分别分布在不同网段,这时候我需要隧道模式,好比这个负载均衡机和这个集群集合的服务器建议一条用来专门用来负载均衡隧道,隧道模式首先外部网络访问时候,经负载均衡机来分发到应用服务器,应用服务器也是和路由模式一样的方式,自己路由出去返回结果给来至外部的访问,也不经在过负载均衡机出返回给来至外部网络的访问。
基于LVS的电子政务系统负载均衡技术应用研究
( 总第 1 3 4期)
信 息 通 信
I NF ORMATI oN & COM M UNI CAT 1 0NS
2 0 1 4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
( S u m . N o 1 3 4 )
基于 L VS的 电子政务系统 负载均衡技 术应用研 究
王 锋 ( 上 海大学计 算机 工程 与科 学学院, 上海 2 0 0 0 7 2 )
只需要配置一个配置文件 , 不需要再为 i p v s a d m 编写脚本, 而 且它对后端节点 的检测是基于通信协议 的,故障检测切换速
得更高性 能的运算速度和 I O通信能力。
2 L VS基 本原 理
L VS ( L i n u xV i r t u a l S e r v e r ) 是 由中国的章文嵩博士开发 的一 款开源软件, 由于其具有 良好的可伸缩性、 可靠性而被广泛应用。
最重要的领域之一 。
3 电子政 务 系统负载 均 衡技 术 的研究 与 实现
区电子政务 系统的网络拓 扑结构为 星型结构 ,网络 中心
某区 的电子政务系统 由三个部分组成 : 覆盖全区 8 3 个接 入单位的政务专网 ( O A办公系统) 和多媒体信息交换平台 , 主 要用 于处理机关各单位之间 的内部业务 ; 公众 信息资源网 ( 电 子政务网上建立 的门户 网站 ) , 其为 公众提供政府 公告、 政务
现故障时 ,都能够在非常短 的时 间内将备份节点切换成新 的 活动节点 , 从而保证服务的连续性 。
根 据 区政务 网的网络情况 , 整 个负载均衡系统分 为 3层, 最前面 的是高可用负载均衡层 , 由两 台 L VS负载均衡服务器 组成 , 一 台为主负载调度器 , 另外一 台为备用负载调度器 , 两 台服务器之间用心跳线连接 , 当其 中一台负载调度器 失效 时, 另外一 台负载均衡器可以接 管主 负载调度器 的虚拟 I P 地址和 服务, 当中是实际服务器群层 , 配置 了四台提供 O A服务的we b 服务器 , 最后 一层 是共享服务层, 这里使用 了 S A N光纤 网络 ,
lvs工作原理和算法
LVS的负载均衡要依赖算法(Scheduling methods :调度方法)来实现,根据特点它们分为如下两类:1.fiexd scheduling 静态(固定)2.dnamic scheduling 动态FIEXDSCHEDULING静态算法特点:不考虑后端realserver的连接状态,而动态的要考虑后端的链接数为标准1. Round-robin (RR) 轮询既第一次访问A,第二次访问B,第三次再访问A…..循环下去2. Weighted Round-Robin WRR加强论调:提高后台服务器的响应能力根据后方服务器的响应能力,来定义权重,根据权重来转发请求,权重大的优先访问3.Destination hashing DH目的:实现针对目标地址的请求做固定转发将来自同一个用户的特定请求转发到固定的指定的主机(比如提供web服务),以提高缓存(网页文件缓存)利用率(命中率)。
4.Souce hashing SH目的:将来自同一个用户的地址,始终转发到router或者firewall应用场景:将用户的请求按照平均指定到不同的防火墙,实现平均内网负载,通过特定防火墙(网关)出去(上网)静态算法的缺陷:不考虑后台real-server的负载,连接状态动态算法:DynamicScheduling Mehtod这里有两个概念:活动连接:后台real-server当前处于活动状态(active)和ESTABLISHEDstate(想关联)的连接,像ssh,或者telnet会一直处于活动状态。
非活动连接:非活动的状态(inactive)或者非FIN的数据包,比如httpd(未开启keepalive),而httpd除非启用keepalive, 发送完成后直接断开,处于inactive的状态相关动态算法1. LC least-connection 最少连接LC同时检查一台主机上的活动连接数和非活动连接数,连接数最少(活动状态的连接数少)的将会接受下一个连接请求。
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LVS的负载调度算法在内核中的连接调度算法上,IPVS已实现了以下八种调度算法:
1、rr 轮叫调度(Round-Robin Scheduling)
轮叫调度(Round Robin Scheduling)算法就是以轮叫的方式依次将请求调度不同的服务器,即每次调度执行i = (i + 1) mod n,并选出第i台服务器。
算法的优点是其简洁性,它无需记录当前所有连接的状态,不管服务器上实际的连接数和系统负载,所以它是一种无状态调度。
2、wrr 加权轮叫调度(Weighted Round-Robin Scheduling)
加权轮叫调度(Weighted Round-Robin Scheduling)算法可以解决服务器间性能不一的情况,它用相应的权值表示服务器的处理性能,服务器的缺省权值为1。
假设服务器A的权值为1,B的权值为2,则表示服务器B的处理性能是A的两倍。
加权轮叫调度算法是按权值的高低和轮叫方式分配请求到各服务器。
权值高的服务器先收到的连接,权值高的服务器比权值低的服务器处理更多的连接,相同权值的服务器处理相同数目的连接数。
3、lc 最小连接调度(Least-Connection Scheduling)
最小连接调度(Least-Connection Scheduling)算法是把新的连接请求分配到当前连接数最小的服务器。
最小连接调度是一种动态调度算法,它通过服务器当前所活跃的连接数来估计服务器的负载情况。
调度器需要记录各个服务器已建立连接的数目,当一个请求被调度到某台服务器,其连接数加1;当连接中止或超时,其连接数减一。
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、wlc 加权最小连接调度(Weighted Least-Connection Scheduling)
加权最小连接调度(Weighted Least-Connection Scheduling)算法是最小连接调度的超集,各个服务器用相应的权值表示其处理性能。
服务器的缺省权值为1,系统管理员可以动态地设置服务器的权值。
加权最小连接调度在调度新连接时尽可能使服务器的已建立连接数和其权值成比例。
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、lblc 基于局部性的最少链接(Locality-Based Least Connections Scheduling)
缓存服务器集群。
基于局部性的最少链接调度(Locality-Based Least Connections Scheduling,以下简称为LBLC)算法是针对请求报文的目标IP地址的负载均衡调度,目前主要用于Cache集群系统,因为在Cache集群中客户请求报文的目标IP地址是变化的。
这里假设任何后端服务器都可以处理任一请求,算法的设计目标是在服务器的负载基本平衡情况下,将相同目标IP地址的请求调度到同一台服务器,来提高各台服务器的访问局部性和主存Cache命中率,从而整个集群系统的处理能力。
LBLC调度算法先根据请求的目标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其一半的工作负载,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、lblcr 带复制的基于局部性最少链接(Locality-Based Least Connections with Replication Scheduling)
带复制调度的缓存服务器集群。
带复制的基于局部性最少链接调度(Locality-Based Least Connections with Replication Scheduling,以下简称为LBLCR)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。
对于一个“热门”站点的服务请求,一台Cache 服务器可能会忙不过来处理这些请求。
这时,LBLC调度算法会从所有的Cache服务器中按“最小连接”原则选出一台Cache服务器,映射该“热门”站点到这台Cache服务器,很快这台Cache服务器也会超载,就会重复上述过程选出新的Cache服务器。
这样,可能会导致该“热门”站点的映像会出现在所有的Cache服务器上,降低了Cache服务器的使用效率。
LBLCR调度算法将“热门”站点映射到一组Cache服务器(服务器集合),当该“热门”站点的请求负载增加时,会增加集合里的Cache服务器,来处理不断增长的负载;当该“热门”站点的请求负载降低时,会减少集合里的Cache服务器数目。
这样,该“热门”站点的映像不太可能出现在所有的Cache服务器上,从而提供Cache集群系统的使用效率。
LBLCR算法先根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务器组;按“最小连接”原则从该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”原则从整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、dh 目标地址散列调度(Destination Hashing Scheduling)
realserver中绑定两个IP。
ld判断来者的ISP商,将其转到相应的IP。
目标地址散列调度(Destination Hashing Scheduling)算法也是针对目标IP地址的负载均衡,但它是一种静态映射算法,通过一个散列(Hash)函数将一个目标IP地址映射到一台服务器。
目标地址散列调度算法先根据请求的目标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、sh 源地址散列调度(Source Hashing Scheduling)
基于client地址的来源区分。
(用的很少)
源地址散列调度(Source Hashing Scheduling)算法正好与目标地址散列调度算法相反,它根据请求的源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。
它采用的散列函数与目标地址散列调度算法的相同。
它的算法流程与目标地址散列调度算法的基本相似,除了将请求的目标IP 地址换成请求的源IP地址,所以这里不一一叙述。
在实际应用中,源地址散列调度和目标地址散列调度可以结合使用在防火墙集群中,它们可以保证整个系统的唯一出入口。