LVS(Linux Virtual Server),中文名 Linux 虚拟服务器,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。
LVS 是一个很常用的开源四层负载均衡解决方案,是一种集群技术,采用 IP 负载均衡和基于内容请求分发技术,基于 Linux 内核的 Netfilter 模块设计,LVS 架构从逻辑上可分为调度层、Server 集群和共享存储。
LVS 工作原理
- 用户请求发送到负载均衡调度器(Director Server)上,调度器将请求转发至内核空间;
- PREROUTING 链接收到请求,获取报文中的目标 IP 地址,确认为本机,发往 INPUT 链;
- IPVS 是工作在 INPUT 链上的,当请求到达 INPUT 链时,IPVS 会根据调度算法将数据报文中的目标 IP 地址和端口修改为配置好的 real Server 集群中的一台,并将修改后的数据包发送到 POSTROUTING 链;
- POSTROUTING 链接受到数据包后根据目标 IP 地址,发送到对应的目标服务器;
#相关术语ipvs:工作在内核空间,负责实现调度的代码ipvsadm:LVS 管理命令,工作在用户空间,负责编写规则、定义集群服务和后台服务器DS:Director Server,前端负载均衡节点RS:Real Server,后端服务器集群VIP:Virtual IP,用户请求 IP,直接面向用户DIP:Director Server IP,调度器 IPRIP:Real Server IP,后端集群 Server IPCIP:Client IP,用户客户端 IP 地址VS/NAT:基于网络地址转换技术VS/DR:基于直接路由技术VS/TUN:基于 IP 隧道技术
LVS 调度算法
1.Fixed Scheduling Method 静态调服方法RR #轮询#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 #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。 这样可以保证处理能力强的服务器处理更多的访问流量。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。DH #目标地址hash#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。SH #源地址hash#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。除了将请求的目标IP地址换成请求的源IP地址外,它的算法流程与目标地址散列调度算法的基本相似。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。2.Dynamic Scheduling Method 动态调服方法LC #最少连接#调度器通过"最少连接"调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上。 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。WLC #加权最少连接#在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下,调度器采用"加权最少链接"调度算法优化负载均衡性能,具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载。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。SED #最少期望延迟#基于wlc算法,举例说明:ABC三台机器分别权重123,连接数也分别是123,name如果使用WLC算法的话一个新请求 进入时他可能会分给ABC中任意一个,使用SED算法后会进行这样一个运算#A:(1+1)/2 #B:(1+2)/2 #C:(1+3)/3#根据运算结果,把连接交给CNQ #从不排队调度方法#无需列队,如果有台realserver的连接数=0 就直接分配过去,不需要进行sed运算.LBLC #基于本地的最少连接# "基于局部性的最少链接" 调度算法是针对目标IP地址的负载均衡,目前主要用于Cache集群系统。#该算法根据请求的目标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。LBLCR #带复制的基于本地的最少连接#"带复制的基于局部性最少链接"调度算法也是针对目标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。#该算法根据请求的目标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"原则从这个集群中选出一 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。