在LVS中進(jìn)行負(fù)載均衡配置是我們常用的手段，很多關(guān)于這方面的軟件配置在網(wǎng)上都有介紹。那么，現(xiàn)在我們來對(duì)這邊的IP負(fù)載均衡技術(shù)進(jìn)行一下總結(jié)和介紹，主要是幫助初學(xué)者們梳理一下知識(shí)結(jié)構(gòu)。

Linux下的負(fù)載均衡軟件LVS

LVS是一個(gè)開源的軟件，可以實(shí)現(xiàn)LINUX平臺(tái)下的簡(jiǎn)單負(fù)載均衡。LVS是Linux Virtual Server的縮寫，意思是Linux虛擬服務(wù)器。

LVS集群采用IP負(fù)載均衡技術(shù)和基于內(nèi)容請(qǐng)求分發(fā)技術(shù)。調(diào)度器具有很好的吞吐率，將請(qǐng)求均衡地轉(zhuǎn)移到不同的服務(wù)器上執(zhí)行，且調(diào)度器自動(dòng)屏蔽掉服務(wù)器的故障，從而將一組服務(wù)器構(gòu)成一個(gè)高性能的、高可用的虛擬服務(wù)器。整個(gè)服務(wù)器集群的結(jié)構(gòu)對(duì)客戶是透明的，而且無需修改客戶端和服務(wù)器端的程序。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮系統(tǒng)的透明性、可伸縮性、高可用性和易管理性。一般來說，LVS集群采用三層結(jié)構(gòu)，其主要組成部分為：

A、負(fù)載調(diào)度器（load balancer），它是整個(gè)集群對(duì)外面的前端機(jī)，負(fù)責(zé)將客戶的請(qǐng)求發(fā)送到一組服務(wù)器上執(zhí)行，而客戶認(rèn)為服務(wù)是來自一個(gè)IP地址（我們可稱之為虛擬IP地址）上的。

B、服務(wù)器池（server pool），是一組真正執(zhí)行客戶請(qǐng)求的服務(wù)器，執(zhí)行的服務(wù)有WEB、MAIL、FTP和DNS等。

C、共享存儲(chǔ)（shared storage），它為服務(wù)器池提供一個(gè)共享的存儲(chǔ)區(qū)，這樣很容易使得服務(wù)器池?fù)碛邢嗤膬?nèi)容，提供相同的服務(wù)。

調(diào)度器是服務(wù)器集群系統(tǒng)的唯一入口點(diǎn)（Single Entry Point），它可以采用IP負(fù)載均衡技術(shù)、基于內(nèi)容請(qǐng)求分發(fā)技術(shù)或者兩者相結(jié)合。在IP負(fù)載均衡技術(shù)中，需要服務(wù)器池?fù)碛邢嗤膬?nèi)容提供相同的服務(wù)。當(dāng)客戶請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，調(diào)度器只根據(jù)服務(wù)器負(fù)載情況和設(shè)定的調(diào)度算法從服務(wù)器池中選出一個(gè)服務(wù)器，將該請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到選出的服務(wù)器，并記錄這個(gè)調(diào)度；當(dāng)這個(gè)請(qǐng)求的其他報(bào)文到達(dá)，也會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到前面選出的服務(wù)器。在基于內(nèi)容請(qǐng)求分發(fā)技術(shù)中，服務(wù)器可以提供不同的服務(wù)，當(dāng)客戶請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，調(diào)度器可根據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)容選擇服務(wù)器執(zhí)行請(qǐng)求。因?yàn)樗械牟僮鞫际窃贚inux操作系統(tǒng)核心空間中將完成的，它的調(diào)度開銷很小，所以它具有很高的吞吐率。服務(wù)器池的結(jié)點(diǎn)數(shù)目是可變的。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)收到的負(fù)載超過目前所有結(jié)點(diǎn)的處理能力時(shí)，可以在服務(wù)器池中增加服務(wù)器來滿足不斷增長(zhǎng)的請(qǐng)求負(fù)載。對(duì)大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來說，請(qǐng)求間不存在很強(qiáng)的相關(guān)性，請(qǐng)求可以在不同的結(jié)點(diǎn)上并行執(zhí)行，所以整個(gè)系統(tǒng)的性能基本上可以隨著服務(wù)器池的結(jié)點(diǎn)數(shù)目增加而線性增長(zhǎng)。 共享存儲(chǔ)通常是數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)或者分布式文件系統(tǒng)。服務(wù)器結(jié)點(diǎn)需要?jiǎng)討B(tài)更新的數(shù)據(jù)一般存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，同時(shí)數(shù)據(jù)庫會(huì)保證并發(fā)訪問時(shí)數(shù)據(jù)的一致性。靜態(tài)的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（如NFS/CIFS）中，但網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的伸縮能力有限，一般來說，NFS/CIFS服務(wù)器只能支持36個(gè)繁忙的服務(wù)器結(jié)點(diǎn)。對(duì)于規(guī)模較大的集群系統(tǒng)，可以考慮用分布式文件系統(tǒng)，如AFS、GFS、Coda和Intermezzo等。分布式文件系統(tǒng)可為各服務(wù)器提供共享的存儲(chǔ)區(qū)，它們?cè)L問分布式文件系統(tǒng)就像訪問本地文件系統(tǒng)一樣，同時(shí)分布式文件系統(tǒng)可提供良好的伸縮性和可用性。此外，當(dāng)不同服務(wù)器上的應(yīng)用程序同時(shí)讀寫訪問分布式文件系統(tǒng)上同一資源時(shí)，應(yīng)用程序的訪問沖突需要消解才能使得資源處于一致狀態(tài)。這需要一個(gè)分布式鎖管理器（Distributed Lock Manager），它可能是分布式文件系統(tǒng)內(nèi)部提供的，也可能是外部的。開發(fā)者在寫應(yīng)用程序時(shí)，可以使用分布式鎖管理器來保證應(yīng)用程序在不同結(jié)點(diǎn)上并發(fā)訪問的一致性。

負(fù)載調(diào)度器、服務(wù)器池和共享存儲(chǔ)系統(tǒng)通過高速網(wǎng)絡(luò)相連接，如100Mbps交換網(wǎng)絡(luò)、Myrinet和Gigabit網(wǎng)絡(luò)等。使用高速的網(wǎng)絡(luò)，主要為避免當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大時(shí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)成為整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸。

Graphic Monitor是為系統(tǒng)管理員提供整個(gè)集群系統(tǒng)的監(jiān)視器，它可以監(jiān)視系統(tǒng)的狀態(tài)。Graphic Monitor是基于瀏覽器的，所以無論管理員在本地還是異地都可以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的狀況。為了安全的原因，瀏覽器要通過HTTPS（Secure HTTP）協(xié)議和身份認(rèn)證后，才能進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行系統(tǒng)的配置和管理。

LVS的IP負(fù)載均衡

可伸縮網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的幾種結(jié)構(gòu)，它們都需要一個(gè)前端的負(fù)載調(diào)度器（或者多個(gè)進(jìn)行主從備份）。我們先分析實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的主要技術(shù)，指出IP負(fù)載均衡技術(shù)是在負(fù)載調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)中效率最高的。在已有的IP負(fù)載均衡技術(shù)中，主要有通過網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（Network Address Translation）將一組服務(wù)器構(gòu)成一個(gè)高性能的、高可用的虛擬服務(wù)器，我們稱之為VS/NAT技術(shù)（Virtual Server via Network Address Translation）。在分析VS/NAT的缺點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的非對(duì)稱性的基礎(chǔ)上，我們提出了通過IP隧道實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)器的方法VS/TUN （Virtual Server via IP Tunneling），和通過直接路由實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)器的方法VS/DR（Virtual Server via Direct Routing），它們可以極大地提高系統(tǒng)的伸縮性。VS/NAT、VS/TUN和VS/DR技術(shù)是LVS集群中實(shí)現(xiàn)的三種IP負(fù)載均衡技術(shù)。