LVS的IP負(fù)載均衡技術(shù)可以實現(xiàn)高性能，大吞吐量的工作。那么這些性能都引來很多的使用者，在這里面我們先來介紹一下LVS的集群概念，之后再對它的IP負(fù)載均衡進(jìn)行解說。相信大家可以對這個系統(tǒng)有一個全方位的了解。

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),它是整個集群對外面的前端機(jī),負(fù)責(zé)將客戶的請求發(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(shared storage),它為服務(wù)器池提供一個共享的存儲區(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) 客戶請求到達(dá)時,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)器池中選出一個服務(wù)器,將該請求轉(zhuǎn)發(fā)到選出的服務(wù)器,并記錄這個調(diào)度;當(dāng)這個請求的其 他報文到達(dá),也會被轉(zhuǎn)發(fā)到前面選出的服務(wù)器｡在基于內(nèi)容請求分發(fā)技術(shù)中,服務(wù)器可以提供不同的服務(wù),當(dāng)客戶請求到達(dá)時,調(diào)度器可根據(jù)請求的內(nèi)容選擇服務(wù)器 執(zhí)行請求｡因為所有的操作都是在Linux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 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,可以在服務(wù)器池中增加服務(wù)器來滿足不斷增長的請求負(fù)載｡對大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來說,請求間不存在很強(qiáng)的相關(guān)性, 請求可以在不同的結(jié)點(diǎn)上并行執(zhí)行,所以整個系統(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｡ 共享存儲通常是數(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)需要動態(tài)更新的數(shù)據(jù)一般存儲在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中,同時數(shù)據(jù)庫會保證并發(fā)訪問時數(shù)據(jù)的一致 性｡靜態(tài)的數(shù)據(jù)可以存儲在網(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3~6個繁忙 的服務(wù)器結(jié)點(diǎn)｡對于規(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 供共享的存儲區(qū),它們訪問分布式文件系統(tǒng)就像訪問本地文件系統(tǒng)一樣,同時分布式文件系統(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 讀寫訪問分布式文件系統(tǒng)上同一資源時,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,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)大時互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)成為整個系統(tǒng)的瓶頸｡

Graphic Monitor是為系統(tǒng)管理員提供整個集群系統(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,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),它們都需要一個前端的負(fù)載調(diào)度器(或者多個進(jìn)行主從備份)｡我們先分析實現(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)的非對稱性的基礎(chǔ)上,我們提出了通過IP隧道實現(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集群中實現(xiàn)的三種IP負(fù)載均衡技術(shù)｡