[转]LVS负载均衡(LVS简介、三种工作模式、十种调度算法)

一、LVS简介

       LVS(Linux Virtual Server)即Linux虚拟服务器,是由章文嵩博士主导的开源负载均衡项目,目前LVS已经被集成到Linux内核模块中。该项目在Linux内核中实现了基于IP的数据请求负载均衡调度方案,其体系结构如图1所示,终端互联网用户从外部访问公司的外部负载均衡服务器,终端用户的Web请求会发送给LVS调度器,调度器根据自己预设的算法决定将该请求发送给后端的某台Web服务器,比如,轮询算法可以将外部的请求平均分发给后端的所有服务器,终端用户访问LVS调度器虽然会被转发到后端真实的服务器,但如果真实服务器连接的是相同的存储,提供的服务也是相同的服务,最终用户不管是访问哪台真实服务器,得到的服务内容都是一样的,整个集群对用户而言都是透明的。最后根据LVS工作模式的不同,真实服务器会选择不同的方式将用户需要的数据发送到终端用户,LVS工作模式分为NAT模式、TUN模式、以及DR模式。

二、三种工作模式的解析。

1、基于NAT的LVS模式负载均衡

      NAT(Network Address Translation)即网络地址转换,其作用是通过数据报头的修改,使得位于企业内部的私有IP地址可以访问外网,以及外部用用户可以访问位于公司内部的私有IP主机。VS/NAT工作模式拓扑结构如图2所示,LVS负载调度器可以使用两块网卡配置不同的IP地址,eth0设置为私钥IP与内部网络通过交换设备相互连接,eth1设备为外网IP与外部网络联通。

       第一步,用户通过互联网DNS服务器解析到公司负载均衡设备上面的外网地址,相对于真实服务器而言,LVS外网IP又称VIP(Virtual IP Address),用户通过访问VIP,即可连接后端的真实服务器(Real Server),而这一切对用户而言都是透明的,用户以为自己访问的就是真实服务器,但他并不知道自己访问的VIP仅仅是一个调度器,也不清楚后端的真实服务器到底在哪里、有多少真实服务器。

   第二步,用户将请求发送至124.126.147.168,此时LVS将根据预设的算法选择后端的一台真实服务器(192.168.0.1~192.168.0.3),将数据请求包转发给真实服务器,并且在转发之前LVS会修改数据包中的目标地址以及目标端口,目标地址与目标端口将被修改为选出的真实服务器IP地址以及相应的端口。

    第三步,真实的服务器将响应数据包返回给LVS调度器,调度器在得到响应的数据包后会将源地址和源端口修改为VIP及调度器相应的端口,修改完成后,由调度器将响应数据包发送回终端用户,另外,由于LVS调度器有一个连接Hash表,该表中会记录连接请求及转发信息,当同一个连接的下一个数据包发送给调度器时,从该Hash表中可以直接找到之前的连接记录,并根据记录信息选出相同的真实服务器及端口信息。

2、基于TUN的LVS负载均衡

       在LVS(NAT)模式的集群环境中,由于所有的数据请求及响应的数据包都需要经过LVS调度器转发,如果后端服务器的数量大于10台,则调度器就会成为整个集群环境的瓶颈。我们知道,数据请求包往往远小于响应数据包的大小。因为响应数据包中包含有客户需要的具体数据,所以LVS(TUN)的思路就是将请求与响应数据分离,让调度器仅处理数据请求,而让真实服务器响应数据包直接返回给客户端。VS/TUN工作模式拓扑结构如图3所示。其中,IP隧道(IP tunning)是一种数据包封装技术,它可以将原始数据包封装并添加新的包头(内容包括新的源地址及端口、目标地址及端口),从而实现将一个目标为调度器的VIP地址的数据包封装,通过隧道转发给后端的真实服务器(Real Server),通过将客户端发往调度器的原始数据包封装,并在其基础上添加新的数据包头(修改目标地址为调度器选择出来的真实服务器的IP地址及对应端口),LVS(TUN)模式要求真实服务器可以直接与外部网络连接,真实服务器在收到请求数据包后直接给客户端主机响应数据。

3、基于DR的LVS负载均衡

在LVS(TUN)模式下,由于需要在LVS调度器与真实服务器之间创建隧道连接,这同样会增加服务器的负担。与LVS(TUN)类似,DR模式也叫直接路由模式,其体系结构如图4所示,该模式中LVS依然仅承担数据的入站请求以及根据算法选出合理的真实服务器,最终由后端真实服务器负责将响应数据包发送返回给客户端。与隧道模式不同的是,直接路由模式(DR模式)要求调度器与后端服务器必须在同一个局域网内,VIP地址需要在调度器与后端所有的服务器间共享,因为最终的真实服务器给客户端回应数据包时需要设置源IP为VIP地址,目标IP为客户端IP,这样客户端访问的是调度器的VIP地址,回应的源地址也依然是该VIP地址(真实服务器上的VIP),客户端是感觉不到后端服务器存在的。由于多台计算机都设置了同样一个VIP地址,所以在直接路由模式中要求调度器的VIP地址是对外可见的,客户端需要将请求数据包发送到调度器主机,而所有的真实服务器的VIP地址必须配置在Non-ARP的网络设备上,也就是该网络设备并不会向外广播自己的MAC及对应的IP地址,真实服务器的VIP对外界是不可见的,但真实服务器却可以接受目标地址VIP的网络请求,并在回应数据包时将源地址设置为该VIP地址。调度器根据算法在选出真实服务器后,在不修改数据报文的情况下,将数据帧的MAC地址修改为选出的真实服务器的MAC地址,通过交换机将该数据帧发给真实服务器。整个过程中,真实服务器的VIP不需要对外界可见。

三、LVS负载均衡调度算法

      根据前面的介绍,我们了解了LVS的三种工作模式,但不管实际环境中采用的是哪种模式,调度算法进行调度的策略与算法都是LVS的核心技术,LVS在内核中主要实现了一下十种调度算法。

1.轮询调度

轮询调度(Round Robin 简称'RR')算法就是按依次循环的方式将请求调度到不同的服务器上,该算法最大的特点就是实现简单。轮询算法假设所有的服务器处理请求的能力都一样的,调度器会将所有的请求平均分配给每个真实服务器。

2.加权轮询调度

加权轮询(Weight Round Robin 简称'WRR')算法主要是对轮询算法的一种优化与补充,LVS会考虑每台服务器的性能,并给每台服务器添加一个权值,如果服务器A的权值为1,服务器B的权值为2,则调度器调度到服务器B的请求会是服务器A的两倍。权值越高的服务器,处理的请求越多。

3.最小连接调度

最小连接调度(Least Connections 简称'LC')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的调度算法,它通过服务器当前活跃的连接数来估计服务器的情况。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;当连接中断或者超时,其连接数减1。

(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比较好地均衡负载。)

4.加权最小连接调度

加权最少连接(Weight Least Connections 简称'WLC')算法是最小连接调度的超集,各个服务器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.基于局部的最少连接

基于局部的最少连接调度(Locality-Based Least Connections 简称'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Cache命中率,从而提升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一半的工作负载,则使用'最少连接'的原则选出一个可用的服务器,将请求发送到服务器。

6.带复制的基于局部性的最少连接

带复制的基于局部性的最少连接(Locality-Based Least Connections with Replication  简称'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。按'最小连接'原则从该服务器组中选出一一台服务器,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,将该服务器加入到这个服务器组中,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.目标地址散列调度

目标地址散列调度(Destination Hashing 简称'DH')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并未超载,将请求发送到该服务器,否则返回空。

8.源地址散列调度U

源地址散列调度(Source Hashing  简称'SH')算法先根据请求的源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并未超载,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。

9.最短的期望的延迟

最短的期望的延迟调度(Shortest Expected Delay 简称'SED')算法基于WLC算法。举个例子吧,ABC三台服务器的权重分别为1、2、3 。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算法后会进行一个运算

A:(1+1)/1=2   B:(1+2)/2=3/2   C:(1+3)/3=4/3   就把请求交给得出运算结果最小的服务器。

10.最少队列调度

最少队列调度(Never Queue 简称'NQ')算法,无需队列。如果有realserver的连接数等于0就直接分配过去,不需要在进行SED运算。


---------------------
作者:chenhuyang
来源:CSDN
原文:https://blog.csdn.net/weixin_40470303/article/details/80541639
版权声明:本文为作者原创文章,转载请附上博文链接!
内容解析By:CSDN,CNBLOG博客文章一键转载插件

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/284390.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

一张图看懂微软Power BI系列组件

一、Power BI简介 Power BI是微软最新的商业智能(BI)概念,它包含了一系列的组件和工具。话不多说,直接上图吧: Power BI的核心理念就是让我们用户不需要强大的技术背景,只需要掌握Excel这样简单的工具就能快…

互联网项目总结

2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> 从去年年底开始专门被分配到互联网小组做项目,一直想做个总结,但是苦于太贪玩。好吧,借着小组技术交流来一发。这里只对自己新学习的技术或者一些小技巧做简要概述,不做深究…

【ArcGIS微课1000例】0036:分式标注案例教程

【拓展阅读】:【ArcGIS Pro微课1000例】0015:ArcGIS Pro中属性字段分式标注案例教程 文章目录 1. 符号化2. 分式标注1. 符号化 右键数据图层→符号系统,打开符号系统对话框,住符号系统选择【唯一值】,字段1选择NAME。 唯一值标注效果: 2. 分式标注 双击打开图层属性,切…

【转】 ConstraintLayout 完全解析 快来优化你的布局吧

转自: http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/78011599 本文出自张鸿洋的博客 一、概述 ConstraintLayout出现有一段时间了,不过一直没有特别去关注,也多多少少看了一些文字介绍,多数都是对使用可视化布局拖拽&#…

[转]Docker超详细基础教程,快速入门docker

一、docker概述 1.什么是docker Docker 是一个开源的应用容器引擎,基于 Go 语言 并遵从 Apache2.0 协议开源。 Docker 可以让开发者打包他们的应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中,然后发布到任何流行的 Linux 机器上,也可以实现虚拟…

【Zookeeper】源码分析之服务器(一)

一、前言 前面已经介绍了Zookeeper中Leader选举的具体流程,接着来学习Zookeeper中的各种服务器。 二、总体框架图 对于服务器,其框架图如下图所示 说明: ZooKeeperServer,为所有服务器的父类,其请求处理链为PrepReques…

linux下配置samba服务器(以CentOS6.7为例)

一、简介(百度百科)Samba是在Linux和UNIX系统上实现SMB协议的一个免费软件,由服务器及客户端程序构成。SMB(Server Messages Block,信息服务块)是一种在局域网上共享文件和打印机的一种通信协议&#xff0c…

【ArcGIS微课1000例】0037:上下标标注记案例教程

在利用ArcGIS进行制图时,进行标注(Label) 或注记(Annolation) 是必不可少的。但是除了常规的标注和注记以外,还时常需要一些特殊的标注或注记,比如上标、下标等。 文章目录一、上标标注方法二、下标标注方法一、上标标注方法 上下标代码模板…

Redis——缓存击穿、穿透、雪崩

1、缓存穿透: (1)问题描述:key对应的数据并不存在,每次请求访问key时,缓存中查找不到,请求都会直接访问到数据库中去,请求量超出数据库时,便会导致数据库崩溃。如一个用…

数据库性能系列之子查询

前言说起数据库,想必一些朋友会认为,数据库不就是天天CRUD吗?只要我掌握了这几招,根本不在话下。是的,其实我也很赞同这个观点,对于大多数应用程序来说,只掌握这些内容,是可以胜任日…

laravel 内部验证码

为什么80%的码农都做不了架构师?>>> 1.找到此文件composer.json 如下图添加 "gregwar/captcha": "1.*" 行代码 2.在命令行中执行 composer update 安装完成后 3.找到控制器添加如下代码 public function captcha($tmp) {//生成验证…

k8s docker集群搭建

一、Kubernetes系列之介绍篇 1.背景介绍 云计算飞速发展 - IaaS - PaaS - SaaS Docker技术突飞猛进 - 一次构建,到处运行 - 容器的快速轻量 - 完整的生态环境 2.什么是kubernetes 首先,他是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案。Kubernetes(k8…

如何让最小 API 绑定查询字符串中的数组

前言在上次的文章中,我们实现了《让 ASP.NET Core 支持绑定查询字符串中的数组》:[HttpGet] public string Get([FromQuery][ModelBinder(BinderType typeof(IntArrayModelBinder))] int[] values) {return string.Join(" ", values.Select(p…

Kubernetes api-server源码阅读2(Debug Kubernetes篇)

云原生学习路线导航页(持续更新中) 本文是 Kubernetes api-server源码阅读 系列第二篇,主要讲述如何实现 kubernetes api-server 的 debug 参考b站视频地址:Kubernetes源码开发之旅二 1.本篇章任务 Go-Delve:go语言的…

webrtc 视频 demo

webrtc 视频 demo webrtc网上封装的很多&#xff0c;demo很多都是一个页面里实现的&#xff0c;今天实现了个完整的 &#xff0c; A 发视频给 BA webrtc.html作为offer <!DOCTYPE html> <html id"home" lang"en"><head><meta http-e…

[转]阿里开源低代码引擎LowCodeEngine

一、什么是低代码引擎 低代码引擎是具备强大扩展能力的低代码研发框架&#xff0c;使用者只需要基于低代码引擎便可以快速定制符合自己业务需求的低代码平台。同时&#xff0c;低代码引擎还在标准低代码设计器的基础上提供了简单易用的定制扩展能力&#xff0c;能够满足业务独特…

Beyond Istio OSS——Istio服务网格的现状与未来

作者&#xff1a;宋净超&#xff08;Jimmy Song&#xff09;&#xff0c;原文地址&#xff1a;https://jimmysong.io/blog/beyond-istio-oss/本文根据笔者在 GIAC 深圳 2022 年大会上的的演讲《Beyond Istio OSS —— Istio 的现状及未来》[1] 整理而成&#xff0c;演讲幻灯片见…

js多维数组扁平化

数组扁平化&#xff0c;就是将多维数组碾平为一维数组&#xff0c;方便使用。 一&#xff1a;例如&#xff0c;一个二维数组 var arr [a, [b, 2], [c, 3, x]]&#xff0c;将其扁平化&#xff1a; 1. 通过 apply 借用数组的 concat 方法&#xff1a; [].concat.apply([], arr)…

第16讲 用户程序的结构与执行

转载于:https://www.cnblogs.com/atuo/p/5609843.html

两种方法清除Excel保护密码

一、利用VBA脚本直接清除 打Excel&#xff0c;打开脚本编辑器&#xff08;AltF11&#xff09;或者如图&#xff0c;右键sheet名称 输入代码并运行&#xff0c;即可清除密码保护&#xff1a; Sub DeletePW()ActiveSheet.Protect DrawingObjects:True, Contents:True, AllowFil…