认识Varnish负载均衡

开源的产品总是会引起不少人的注意和喜爱。那么，varnish这个加速产品，熟悉HTTP这块领域的朋友都不会陌生。它的负载均衡应用优势什么样子的呢？这还要我们从它的结构和性能说起，之后才是对于负载均衡的介绍，其中还有一些进程问题，如果大家不能很好的掌握，还需要对这些知识进行一下充电。

Varnish负载均衡的分析

最近分析了varnis-2.0.4的一部分代码,主要侧重于其在负载均衡部分的实现｡通过阅读一些参考文献,以及自己的一些见解我分析,将代码分析文档整理于此｡

首先将varnish整体工作流程在此进行介绍｡

1.Varnish 的总体结构

Varnish 主要有两个进程:管理进程和 cache 子进程｡

1)管理进程主要就是对于varnish的整个工作状态进行的调整和设置｡编译运行之后,它将建立一个守护进程varnishd｡Varnishd不断folk()出cache子进程来处理HTTP请求｡它的实现部分在源代码中bin/varnishd/目录中,主要文件有varnishd.c ､mgt.h､mgt_chld.c､mgt_param.c mgt_cli.h､mgt_pool.c ､mgt_vcc.c､mgt_cli.h､mgt_cli.c｡

2)下面谈谈cache子进程｡

Cache子进程包含了实现命令行加载､请求处理､缓存以及负载均衡的所有线程｡分别为:命令行接受处理线程(CLI_Run) ,放牧线程(wrk_herder_thread),放牧超时线程(wrk_herdtimer_thread),请求接受线程(vca_acct),数据接受线程(vca_main),很多工作线程(wrk_thread),HTTP对象超时线程(exp_timer),后台服务器连接探测线程(vbp_wrk_poll_backend)｡

主要涉及到的文件有:

cache_lck.c､cache_panic.c､cache_cli.c､cache_fetch.c､cache_center.c､cache_vcl.c､cache_http.c､cache_session.c､cache_backend_cfg.c､cache_backend_pool.c､cache_backend.h､cache_pool.c､cache_expire.c､cache_hash.c､cache_accptor.c

Cache 子进程处理所有具体工作,各个线程的任务包括:

◆命令行接受处理线程(CLI_Run):接受从管理进程通过管道传过来的命令,做出相应决定｡其中初始时由管理进程默认产生,三个命令(vcl.load､vcl.use､start)来启动后台服务器连接探测线程 和两个接受线程｡

◆放牧线程(wrk_herder_thread):用于产生工作线程池｡线程不足时会增加线程池｡

◆放牧超时检查线程(wrk_herdtimer_thread):清理一些工作超时的工作线程｡

◆请求接受线程(vca_acct):接受 HTTP 初次请求,并叫醒某个工作线程,处理请求｡

◆数据接受线程(vca_main):在发送数据以后,继续可能的再次请求,并把请求交给工作线程｡

◆工作线程(wrk_thread):不断处理请求,进入状态机｡如果缓存没有命中,还需要从后台服务取过数据,存入缓存并回复｡然后把该连接通过管道转给数据接受线程并睡去｡

◆HTTP 对象超时检查线程(exp_timer):检查二叉堆中 HTTP 超时对象,删除之｡

◆后台服务器连接探测线程(vbp_wrk_poll_backend):针对不同的后台服务器组进行轮询,检查存活与否｡

各线程的工作流程大致如图一所示

图一:cache子进程各个线程流程图#p#

2.负载均衡实现的分析

就目前分析来看,Cache子进程的代码实现部分主要由cache_main.c这个文件为主要脉络的｡Cache_main.c中将cache子进程的各个线程一一初始化｡

目前我所关注的重点在于wrk_thread部分,它是实现varnish负载均衡的主要内容｡

1)wrk_thread的作用:不断处理请求,进入状态机｡如果缓存没有命中,还需要从后台服务取过数据,存入缓存并回复｡然后把该连接通过管道转给数据接受线程并sleep｡

2)wrk_thread的工作流程:

图二:cache子进程中,wrk_thread线程工作流程

3)Wrk_thread的代码实现分析:wrk_thread线程在cache_main.c文件中初始化(代码:WRK_Init() ,cache_main.c,line 121),具体实现在cache_pool.c文件中出现｡

Cache_pool.c文件中主要函数有:

static void

wrk_addpools(const unsigned pools):增添work线程池

static void *

wrk_herder_thread(void *priv) :放牧进程,用于产生工作线程池｡线程不足时会增加线程;

static void *

wrk_herdtimer_thread(void *priv):放牧超时检查线程,清理一些工作超时的工作线程｡

static void

wrk_breed_flock(struct wq *qp):在需要并且空间允许的情况下,产生新的线程

static void

wrk_decimate_flock(struct wq *qp, double t_idle, struct varnish_stats *vs):检查空闲或者已经执行完的线程,从线程池中清除｡

static void *

wrk_thread(void *priv):实际的工作线程,实现主要功能｡