基于LVS集群负载均衡算法改进与实现
基于LVS的集群动态负载均衡算法研究
基于LVS的集群动态负载均衡算法研究摘要：随着互联网的迅速发展，集群架构在提高系统性能和可用性方面发挥了重要作用。
LVS（Linux Virtual Server）是一种常用的集群负载均衡解决方案，它的主要优势是开源、灵活、可靠且具有较强的扩展性。
本文将重点研究基于LVS的集群动态负载均衡算法，以提高系统的稳定性和性能。
一、引言随着互联网用户数量和访问流量的日益增加，如何实现高效的互联网服务成为了一个重要的问题。
传统的单机服务器难以应对海量用户的访问，因此需要一种可靠的集群负载均衡解决方案对请求进行分发和处理，以提高系统的性能和可用性。
LVS是一种基于Linux内核的开源集群负载均衡解决方案，它通过将请求分发到不同的服务器节点，实现了负载均衡和高可用性。
然而，传统的LVS算法在动态负载均衡方面存在一些问题，比如负载不均衡、响应时间长等。
本文旨在研究基于LVS的集群动态负载均衡算法，以解决这些问题。
二、LVS集群负载均衡原理LVS集群负载均衡的原理是将前端的用户请求分发到后端的不同服务器节点上，从而实现负载均衡和高可用性。
LVS架构中有三个关键组件：LVS路由器、真实服务器和服务地址，它们共同构成了一个负载均衡集群。
LVS路由器是集群系统中的核心组件，它负责将用户请求分发到不同的真实服务器上。
LVS路由器使用IP负载均衡的技术，通过修改请求报文的目标IP地址和端口号，将用户请求转发至后端的真实服务器。
用户对LVS集群的访问实际上是通过这个LVS路由器进行的。
真实服务器是LVS集群中真正处理用户请求的节点，它们可以是一组物理服务器或者虚拟服务器。
真实服务器接收到LVS路由器转发的请求后，根据请求报文的内容进行处理，并将处理结果返回给用户。
真实服务器可以动态加入或者退出LVS集群，以实现负载均衡和高可用性。
服务地址是用户实际访问的地址，它是LVS集群的入口。
用户向LVS集群发送请求时，实际上是通过服务地址发送的。
基于LVS的数据库集群负载均衡性能测试与分析
基于LVS的数据库集群负载均衡性能测试与分析作者：张旭红来源：《现代信息科技》2018年第03期摘要：随着数据库技术的不断发展，在各行各业中数据库都得到了应用，但当下的技术难以满足人们对数据精准度的要求。
在当今的企业集群中，Linux虚拟服务器（LVS）作为一种负载均衡技术，已经得到了广泛的应用，但由于现实条件的约束，Linux虚拟服务器仅仅对Web服务器集群负载均衡性能展开了研究，忽视了Linux虚拟服务器在特定的情况下，可以实现与数据库集群的对接，本文基于当前的研究现状，以负载均衡算法的数据库集群为对象，运用HP LoadRunner来对其进行负载均衡性能的实验，构建Linux虚拟服务器下数据库集群负载性能测试的具体方案。
关键词：Linux虚拟服务器；数据库集群；负载均衡；性能测试分析中图分类号：TP311.13 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）03-0075-03Load balancing Performance Test and Analysis of Database Cluster Based on LVSZHANG Xuhong（Ningxia Polytechnic，Yinchuan 750004，China）Abstract：With the continuous development of database technology，database have been applied in all walks of life，but the technology is difficult to meet the requirements of the data precision，in today's enterprise cluster，the Linux virtual server（LVS）as a load balancing technology，has been widely used，but due to the real conditions of constraint，the Linux virtual server only on the properties of the Web server cluster load balancing for research，Ignored the Linux virtual server in certain cases，to achieve docking with the database cluster，this article is based on the current research status，to load balance algorithm for object，database cluster use HP LoadRunner to carry on the experiment，the performance of load balancing built under the Linux virtual server database cluster load performance testing.Keywords：Linux virtual server；database cluster；load balancing；performance test analysis0 引言大数据时代的到来为人们的生产生活带来了极大的便利，但随着越来越多的数据产生，传统的数据库难以满足人们日益多样化的需求。
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
基于LVS和计算任务的实时集群负载均衡方法
0引言当前，集群并行技术已广泛应用于Web 应用、科学计算和数据库应用等领域，正以高性能、可伸缩和价格低廉等优势迅猛取代高成本低收益的传统超级计算机。
负载均衡是集群系统的一项关键技术，对负载均衡方法的研究和应用可大幅度提高集群系统的吞吐量和计算处理能力。
在某军事测控系统，中心计算机分系统实时采集各种雷达、GPS 、光测和遥测等传感器数据，进行坐标变换、平滑滤波和数据融合处理，获得空中目标的内弹道和外弹道参数，不仅给各种传感器的连续稳定跟踪提供引导信息，同时还为靶试指挥员和领航员提供指挥决策依据。
为实现其高性能、高可用、可伸缩和易升级等设计目标，以负载均衡集群取代传统的双机热备份主机系统，对其负载分配和任务迁移提出了严格的实时性要求。
开放源码的自由软件项目Linux Virtual Server (LVS )，在Linux 操作系统的核心实现了基于IP 层和基于内容请求分发的负载均衡调度技术，可将来自IP 层的TCP/UDP 请求均衡地转移到不同的真实服务器，从而构成一个高性能、高可用、可伸缩的虚拟服务器集群。
LVS 技术备受瞩目，并为众多的集群项目和产品借鉴使用。
本文针对测控系统实际需求，分析了LVS 负载调度方法的局限性，在其结构和功能特点基础上，经过技术改造和性能优化，研究提出了一种适用于实时领域军事测控系统的集群负载均衡解决方案。
1LVS 集群负载均衡1.1LVS 的体系结构根据请求转发方式的不同，LVS 构架的集群在网络拓扑和性能表现上也各不相同。
一般来讲，LVS 集群采用调度器、服务器池和数据库三层结构，经高速网络互联为一个整体，如图1所示。
客户通过调度器IP 地址(virtual IP address ，VIP )访问网络服务时，请求报文到达调度器；调度器根据服务器负载情况或请求的内容，执行相应的调度算法从服务器池中选出一台服务器，以不同的转发方式将请求报文发送给选出的服务器；真实服务器处理请求报文后，将响应报文直接发送给客户或者经调度器转发给客户。
使用LVS实现负载均衡原理及安装配置详解
使用LVS实现负载均衡原理及安装配置详解负载均衡集群是load balance 集群的简写，翻译成中文就是负载均衡集群。
常用的负载均衡开源软件有nginx、lvs、haproxy，商业的硬件负载均衡设备F5、Netscale。
这里主要是学习LVS 并对其进行了详细的总结记录。
一、负载均衡LVS基本介绍LB集群的架构和原理很简单，就是当用户的请求过来时，会直接分发到Director Server上，然后它把用户的请求根据设置好的调度算法，智能均衡地分发到后端真正服务器(real server)上。
为了避免不同机器上用户请求得到的数据不一样，需要用到了共享存储，这样保证所有用户请求的数据是一样的。
LVS是Linux Virtual Server 的简称，也就是Linux虚拟服务器。
这是一个由章文嵩博士发起的一个开源项目，它的官方网站是现在LVS 已经是Linux 内核标准的一部分。
使用LVS 可以达到的技术目标是：通过LVS 达到的负载均衡技术和Linux 操作系统实现一个高性能高可用的Linux 服务器集群，它具有良好的可靠性、可扩展性和可操作性。
从而以低廉的成本实现最优的性能。
LVS 是一个实现负载均衡集群的开源软件项目，LVS架构从逻辑上可分为调度层、Server集群层和共享存储。
二、LVS的基本工作原理1.当用户向负载均衡调度器（Director Server）发起请求，调度器将请求发往至内核空间2.PREROUTING链首先会接收到用户请求，判断目标IP确定是本机IP，将数据包发往INPUT链3.IPVS是工作在INPUT链上的，当用户请求到达INPUT时，IPVS会将用户请求和自己已定义好的集群服务进行比对，如果用户请求的就是定义的集群服务，那么此时IPVS会强行修改数据包里的目标IP地址及端口，并将新的数据包发往POSTROUTING链4.POSTROUTING链接收数据包后发现目标IP地址刚好是自己的后端服务器，那么此时通过选路，将数据包最终发送给后端的服务器三、LVS的组成LVS 由2部分程序组成，包括ipvs 和ipvsadm。
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负载均衡调度算法的改进及实现
LVS负载均衡调度算法的改进及实现解慧娟（海南大学应用科技学院，儋州571737）摘要：采用服务器集群架构提供服务成为互联网服务业中普遍采用的策略，目前使用得比较广泛的网络负载均衡集群是Linux虚拟服务器集群。
优秀的负载均衡算法可以将用户请求合理地分配到集群中的真实服务器中，提高集群中服务器的利用率和集群系统的吞吐量。
针对LVS默认算法WLC算法的不足之处，对WLC算法进行改进，设计并实现一种基于反馈式的负载均衡算法。
实验证明，改进算法能够增大集群的吞吐量，提升集群的整体性能。
关键词：集群；LVS；负载均衡算法文章编号：1007-1423（2014）17-0030-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2014.17.0070引言近些年，巨大的用户量及高访问量给整个Internet 网络服务业带来巨大的压力，以单台服务器为支撑的服务体系早已不能为用户提供更好的用户体验，即便不断地进行硬件升级或者购买性能更高的服务器来替换现有的服务器，也无法达到满意的效果，因此采用服务器集群架构提供服务成为互联网服务业中普遍采用的策略，Linux虚拟服务器（Linux Virtual Server，LVS）就是一类典型的集群系统[1]。
Linux虚拟服务器是Linux下著名的网络负载均衡集群，具有很好的可伸缩性、可靠性和可管理性，近些年得到广泛的应用。
本文将LVS应用于服务器集群的搭建中。
同时详细剖析LVS集群的负载均衡算法，分析了默认算法WLC算法的不足并进行了改进，实现了一种基于反馈式的负载均衡算法。
1Linux虚拟服务器LVS是由我国的章文嵩博士建立的一个自由软件课题，旨在为用户提供可伸缩、高可用的网络服务，该课题给出了基于IP层和基于内容请求分发的负载均衡调度解决方法[2]。
Linux虚拟服务器是三层架构的，包括负载均衡器、真实服务器群和后台共享存储，其中后台共享存储是可选的。
IPVS（IP Virtual Server），即IP虚拟服务器，是整个负载均衡集群的软件实现基础。
LVS负载均衡策略实现步骤及注意事项
LVS负载均衡策略实现步骤及注意事项LVS的负载均衡策略可以通过以下步骤实现：
1.客户端发送请求到LVS调度器，调度器接收请求后，根据预设的负载均衡
算法，选择一个合适的服务器节点来处理请求。
2.调度器将请求转发给选定的服务器节点，服务器节点接收请求后进行相应
的处理，然后将结果返回给调度器。
3.调度器接收到服务器的响应后，再根据客户端的IP地址等信息，将响应数
据包返回给客户端。
在实现LVS负载均衡策略时，需要注意以下几点：
1.调度器需要能够根据预设的负载均衡算法来选择合适的服务器节点，这可
以通过配置文件或命令行参数来实现。
2.调度器需要能够将请求转发给选定的服务器节点，这可以通过修改数据包
的IP头信息来实现。
3.服务器节点需要能够接收并处理来自调度器的请求，并将结果返回给调度
器。
4.调度器需要能够将响应数据包返回给客户端，这同样可以通过修改数据包
的IP头信息来实现。
总之，LVS的负载均衡策略可以通过配置文件、修改数据包的IP头信息等技术来实现。
同时，需要注意保证系统的稳定性和可用性，以及确保负载均衡算法的合理性和有效性。
LVS负载均衡调度算法的改进及实现
LVS负载均衡调度算法的改进及实现解慧娟【期刊名称】《现代计算机（普及版）》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】采用服务器集群架构提供服务成为互联网服务业中普遍采用的策略，目前使用得比较广泛的网络负载均衡集群是Linux虚拟服务器集群。
优秀的负载均衡算法可以将用户请求合理地分配到集群中的真实服务器中，提高集群中服务器的利用率和集群系统的吞吐量。
针对LVS默认算法WLC算法的不足之处，对WLC 算法进行改进，设计并实现一种基于反馈式的负载均衡算法。
实验证明，改进算法能够增大集群的吞吐量，提升集群的整体性能。
%Server cluster architecture is the commonly used strategy in the network service. At present the cluster named Linux Virtual Server cluster is used widely. Excellent load balancing algorithms can distribute request to servers of the cluster reasonably to improve the utilization of servers in the cluster and the throughput of cluster system. In view of the shortcoming of default algorithm WLC, brings forward a refined feedback-based load balancing algorithm. Concludes that the performance of proxy server cluster is better after the improvement to the WLC algorithm.【总页数】4页(P30-33)【作者】解慧娟【作者单位】海南大学应用科技学院，儋州 571737【正文语种】中文【相关文献】1.基于LVS的负载均衡技术在VOD系统中的实现 [J], 秦文2.浅析LVS集群的负载均衡调度算法 [J], 王春娟3.基于云自适应遗传算法的LVS负载均衡改进算法 [J], 郭洪;王监梁4.一种LVS负载均衡调度算法WLC的改进 [J], 刘玉艳;沈明玉5.基于LVS的集群负载均衡技术分析与实现 [J], 姜丽杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于lvs的linux负载均衡技术实现
基于LVS的Linux负载均衡技术实现最近在网络上看到不少人热衷于Linux集群的部署和配置。
但是配置的思路和具体的步骤实在不敢恭维。
为了解决一些新手在这方面存在的问题，特将本人原创的几个文档贡献出来。
希望高手指正，也希望给新手一些帮助。
在调度器的实现技术中，IP负载均衡技术效率最高。
在已有的IP负载均衡技术中有通过网络地址转换（Network Address Translation）将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器，我们称之为VS/NAT技术（Virtual Server via Network Address Translation），大多数商品化的IP负载均衡调度器产品都是使用此方法，如Cisco的LocalDirector、F5的Big/IP和Alteon的ACEDirector。
在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上，我们提出通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS/TUN（Virtual Server via IP Tunneling），和通过直接路由实现虚拟服务器的方法VS/DR（Virtual Server via Direct Routing），它们可以极大地提高系统的伸缩性。
所以，IPVS软件实现了这三种IP负载均衡技术，它们的大致原理如下：Virtual Server via Network Address Translation（VS/NAT）通过网络地址转换，调度器重写请求报文的目标地址，根据预设的调度算法，将请求分派给后端真实服务器；真实服务器的响应报文通过调度器时，报文源地址被重写再返回给客户，完成整个负载调度过程。
下面的基本结构和三层结构其实都是利用NAT这种方式。
这种情况的配置比较简单，但通常在流量比较大的情况下会造成调度器的瓶颈。
因为服务数据的返回必须通过调度器出去。
Virtual Server via IP Tunneling（VS/TUN）采用NAT技术时，由于请求和响应报文都必须经过调度器地址重写，当客户请求越来越多时，调度器的处理能力将成为瓶颈。
基于LVS的服务器负载均衡技术
基于LVS的服务器负载均衡技术王颐帅【期刊名称】《计算机系统应用》【年(卷),期】2014(000)007【摘要】高并发负载一直是网络应用系统面临的挑战。
通过建立负载均衡机制，可以在服务器集群中合理分配服务器负载来解决这个问题，实现网络应用服务的高伸缩性、高可靠性。
文章阐述了利用LVS构建软负载均衡的原理和方法，并结合实际应用案例对 LVS 负载均衡架构配置进行了实例演示。
系统实际运行结果表明该架构可以很好满足高并发负载访问。
%To provide stable service under high concurrent, workloads is always a challenge network application systems faced. Load balancing mechanic can redistribute server workloads among server cluster to meet the request and realize high scalability and high availability. This article introduces the theory and method to build a software-based load balancing architecture by use LVS, and demonstrates the configuration and application of LVS via a real case. Actual operating results show that the architecture can well satisfy high concurrent workloads.【总页数】4页(P252-255)【作者】王颐帅【作者单位】西南财经大学信息与教育技术中心，成都 610074【正文语种】中文【相关文献】1.基于LVS的负载均衡技术在VOD系统中的实现 [J], 秦文2.基于IP负载均衡技术的LVS集群系统探讨 [J], 刘玉艳3.基于LVS的电子政务系统负载均衡技术应用研究 [J], 王锋4.基于LVS的负载均衡技术在邮件集群系统中的应用研究 [J], 王劲松;左卫;左戎;苗玲;王繁臻;韩维桓5.基于LVS的集群负载均衡技术分析与实现 [J], 姜丽杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于LVS的集群负载均衡技术分析与实现
基于LVS的集群负载均衡技术分析与实现
姜丽杰
【期刊名称】《黑龙江科技信息》
【年(卷),期】2010(000)019
【摘要】Internet/Intranet中使用集群负载平衡方案的地方十分广泛,尤其是大中型网站都难脱离这种技术,直接路由(Direct forwarding)、网络地址转换(NAT)、隧道技术(Tunneling)都会因需要而被采用.它在网络中的作用和被人们重视程度都是很高的.基于LVS的服务器集群系统相关技术研究的基础上,设计并实现了一种可伸缩的服务器集群系统的负载均衡.
【总页数】2页(P72,69)
【作者】姜丽杰
【作者单位】辽宁广播电视大学丹东分校,教学处,辽宁,丹东,118000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.负载均衡技术分析及LVS实现 [J], 杨磊;郭庆平
2.基于LVS-NAT转发的LVS负载均衡集群的研究 [J], 徐红梅
3.一个基于Linux LVS具有高可用性高性能可扩展负载均衡HTTP代理集群的设计与实现 [J], 田林;白云炜
4.动态反馈负载均衡在LVS集群中的设计与实现 [J], 秦刘;兰巨龙;杨帅;智英建
5.Linux下的负载均衡集群LVS实现分析与测试 [J], 郑灵翔;刘君尧;陈辉煌
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
IPSAN环境下LVS负载均衡的研究与实现的开题报告
IPSAN环境下LVS负载均衡的研究与实现的开题报告题目：IPSAN环境下LVS负载均衡的研究与实现一、选题背景及意义随着大数据和云计算的发展，对于Web应用和网络服务的可扩展性和高可用性提出了越来越高的要求。
在应对这些挑战的过程中，负载均衡是一种非常有效的解决方案。
它可以通过将来自客户端的请求分发到多个服务器上，从而提供更快的响应时间和更高的可用性。
Linux Virtual Server（LVS）是一种基于Linux内核的负载均衡器，它可以在不修改应用程序代码的情况下将网络流量分配到多台服务器上。
而在IPSAN（Internet Protocol Storage Area Network）环境下进行LVS负载均衡的研究和实现，可以将数据中心的存储和网络资源进行整合，提高负载均衡系统的性能和可靠性。
本研究旨在通过在IPSAN环境下搭建LVS负载均衡系统，对其进行深入研究和优化，从而提高Web应用和网络服务的可扩展性和高可用性。
二、研究目标本研究主要的研究目标是：1. 在IPSAN环境下搭建LVS负载均衡系统，实现Web应用和网络服务的负载均衡。
2. 对LVS负载均衡系统进行性能测试和优化，提高其吞吐量和响应时间。
3. 探究LVS负载均衡系统在IPSAN环境下的稳定性和可靠性，防范和解决可能出现的故障和问题。
三、研究内容1. LVS负载均衡器的基本原理和技术特点。
2. IPSAN环境的搭建和配置，包括存储网络和传输网络的设置和配置。
3. 在IPSAN环境下使用LVS软件的实现方法和步骤。
4. 使用性能测试工具对搭建的LVS负载均衡系统的性能进行测试和优化。
5. 分析和解决在IPSAN环境下可能出现的故障和问题。
四、研究方法本研究采用以下研究方法：1. 文献综述：对LVS负载均衡器的原理和技术特点，以及IPSAN环境的搭建和配置进行深入了解和分析。
2. 系统设计：在对LVS负载均衡器和IPSAN环境进行深入理解之后，进行系统设计，包括系统结构设计、服务器配置、网络配置等。
基于LVS的网站服务器群的负载均衡
收稿日期:2000-10-31基于LV S 的网站服务器群的负载均衡杨和东(中国科技信息研究所研究生培训中心 北京 100038) 【摘要】 对自由软件LV S 进行了推介性描述说明,同时针对其现实应用中可能遇到的问题,提出了解决思路。
【关键词】 负载均衡 服务器 变量 会话 LV S A SP 【分类号】 T P 39314The L oad i ng Ba lance of W eb Serv ice Ba sed on L VSYang Hedong(Institu te of S cien tif ic and T echn ica l Inf or m a tion of Ch ina ,B eij ing 100038,Ch ina )【Abstract 】 T he free softw are LV S (L inux V irtual Server )is in troduced here to realize the loading balanceof a W eb server clu ster .Comm en ts are given to reso lve p rob lem s that m aybe appear w hen LV S w o rk s.【Keywords 】 L oading balance W eb server V ariab les Sessi on LV S A SP1 前 言111 繁忙网站需动态负载均衡对一个访问非常频繁的信息发布网站,如日点击超过1M 次的新浪网,如果W eb -Server 由一台计算机来实现,那么这台服务器的性能必须非常之高。
面对频繁的访问请求,常采用两个方法予以解决。
一个方法采用分布式镜像服务器,由于囿于处理能力,对某个镜像服务器瞬时的访问高峰仍可能会将其击垮。
另一个常用的解决办法是,由多台低档服务器组成支撑服务器群(R eal Server C lu ster )来分担访问请求,提高整个服务处理能力,如图1。
集群与负载均衡的算法与实现
集群与负载均衡的算法与实现（⼀）负载均衡什么是负载均衡呢？⽤户输⼊的流量通过负载均衡器按照某种负载均衡算法把流量均匀的分散到后端的多个服务器上，接收到请求的服务器可以独⽴的响应请求，达到负载分担的⽬的。
从应⽤场景上来说，常见的负载均衡模型有全局负载均衡和集群内负载均衡，从产品形态⾓度来说，⼜可以分为硬件负载均衡和软件负载均衡。
全局负载均衡⼀般通过DNS实现，通过将⼀个域名解析到不同VIP，来实现不同的region 调度能⼒；硬件负载均衡器常见的有F5、A10、Array，它们的优缺点都⽐较明显，优点是功能强⼤，有专门的售后服务团队，性能⽐较好，缺点是缺少定制的灵活性，维护成本较⾼；现在的互联⽹更多的思路是通过软件负载均衡来实现，这样可以满⾜各种定制化需求，常见的软件负载均衡有 LVS、Nginx、Haproxy。
阿⾥云⾼性能负载均衡使⽤ LVS 和 Tengine，我们在⼀个 region 区分不同的机房,每个机房都有 LVS 集群和 Tengine 集群，对于⽤户配置的四层监听，LVS 后⾯会直接挂载⽤户 ECS，七层⽤户监听 ECS 则挂载在 Tengine 上，四层监听的流量直接由 LVS 转发到 ECS，⽽ 7 层监听的流量会经过 LVS 到 Tenigine 再到⽤户 ECS。
每⼀个 region ⾥都会有多个可⽤区，达到主备容灾⽬的，每⼀个集群⾥都有多台设备，第⼀是为了提升性能，第⼆也是基于容灾考虑。
图为⾼性能负载均衡控制管理概要图，SLB 产品也有 SDN 概念，转发和控制是分离的，⽤户所有配置通过控制台先到控制器，通过集中控制器转换将⽤户配置推送到不同设备上，每台设备上都有 Agent 接收控制器下发的需求，通过本地转换成 LVS 和 Tengine 能够识别的配置，这个过程⽀持热配置，不影响⽤户转发，不需要 reload 才能使新配置⽣效。
（⼆）LVS1、LVS ⽀持的三种模式早期 LVS ⽀持三种模式，DR 模式、TUN 模式和 NAT 模式。
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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。
三、lvs集群的结构及特点
lvs 集群采用三层结构：负载调度器（load balancer）;服务器池（server pool）;共享存储（shared storage）
lvs(linux virtual server)集群的特点：1功能 2适用性 3支持的协议内容 4性能 5可靠性
（一）lvs的三种包转发方式
网络地址映射 (virtual server via nat、vs/nat)
ip隧道 (virtual server via ip tunneling、vs/tun) 直接路
由 (virtual server via direct routing、vs/dr)
（二）lvs的实现
1．设计目标
（1）服务转发。
（2）动态负载平衡。
（3）连接持续性。
2．环境设置
这里所架构的lvs集群系统结构由director、realserver1、realserver2三台等机器组成。
（三）director机的设置
1．准备工作
需准备的软件包括：
（1）linux-2.4.20.tar.bz2
（2）linux-2.4.20-ipvs-1.0.9.patch.gz
（3）hidden-2.4.20pre10-1.diff
（4）ipvsadm-1.21-7.i386.rpm
（5）heartbeat-2.0.1
2．修补内核
打上修正arp问题的内核补丁
命名新内核
检查源代码，确保源代码目录下没有不正确的.
文件及文件的互相依赖
3．配置内核
在这里，我们可以先make oldconfig，先使核心选项与安装系
统时的核心选项一致，保证配置的核心选项与系统硬件的一致性，检查依赖关系，保证关键文件在正确的路径上后，再重新配置核心选项，make menuconfig。
4．编译内核
a编译库 b清除中间文件 c编译启动映象 d编译模块 e安装模块
5．安装内核
使用新模组
修改启动管理器
6．安装ip虚拟服务器软件ipvsadm
（四）设定vs/dr方式的负载均衡集群
（五）构建高可用性负载均衡集群
heartbeat的配置，安装heartbeat成功后，要对heartbeat中的三个文件：主要配置文件ha.cf、资源配置文件haresources和关于认证信息authkeys进行配置，使director与realserver1和realserver2之间能正常通信及自动接管服务，实现高可用性的负载均衡系统。
（六）realserver的设置
在lvs集群系统的三台pc机中，在系统正常运行的情况下，director作为虚拟服务器，即负载均衡服务器，负责将用户的访问请求转发到集群内部的realserver1和realserver2，然后由realserver1和realserver2分别处理。
四、负载均衡系统的改进及实现
（一）对加权轮叫调度算法(wrr)的分析
加权轮叫调度算法流程：
假设集群中服务器rs = {rs0, rs1, …, rsn-1}，w(si)表示服务器si的权值，变量i表示上一次选择的服务器，变量cw表示当前调度的权值，max(s)表示集合s中所有服务器的最大权值，gcd(s)表示集群中所有服务器权值的最大公约数。
变量i和cw最初都被初始化为零。
加权轮叫调度算法的不足
加权轮叫调度算法具有比较简单和高效的特点，但它仍是一种静态负载分配算法，在对整个系统进行初始设置时，虽然充分考虑了均衡系统中各真实服务器性能因素，但系统运行后，系统不能处理各真实服务器不断变化的状态信息。
（二）动态反馈负载均衡的实现
负载均衡模块与动态反馈模块实现框架略去了与负载均衡模块和动态反馈模块无关部分，负载均衡模块运行在集群的director 上，在按照lb.cf初始化完lvs配置后，负载均衡模块将调用
ipc_channel_constructor与动态反馈模块建立连接，然后将初始化信息（例如realserver列表、虚拟端口等）通过unix domain socket发送给负载调度器上的动态反馈模块。
（三）测试实例及数据分析
其并发的http服务请求完成时间如表4-1所示：
表4-1 集群系统http测试数据
（说明：上表中“均值”的计算方法是：原来测试时是有26组数据，先对这26组数据按序排队，再去掉最大和最小的各三组数据，最后再求其剩下来的20组数据的均值，即计算）
参考文献
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[2]王莉，赵强．linux高性能计算集群．军械工程学院，2001，（6）．
[3]上海年鉴2001．二十八、科学技术．
[4]韦伟，罗翔．计算机系统集群的负载均衡原理及实现方法．计算机时代，2002，（7）．
[5]张树东，曹元大．linux集群大全．北京理工大学，2004，（11）．
[6]林凡．集群的可扩展性及其分布式体系结构．
[7]章文嵩．lvs集群的体系结构，2002．
[8]姚耀文，茹建斌，缪炯烨．基于linux的服务器集群方案．计算机工程，2001，27(4)．
作者简介：方桂存（1979- ），男，广州华南商贸职业学院，信息工程系专任教师。
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。