认识负载均衡架设平台LVS的三种机制

在Linux下设置集群是通过Linux virtual severr来完成的，当然，负载平衡的建设前提也是在此之上的。那么，我们想要学会其中的设置过程，首先要了解它的基本构成原理，那么现在我们要对其中的基本概念进行一个介绍。希望对大家有所帮助。

LVS可称为Linux虚拟服务器,它具备高可用性､可扩充性和科学性的数学运算,而这些也就是集群系统 (Cluster System)的应用｡

高可用性High-Availability (HA) 不允许有服务中断的情形发生时｡由两台以上的计算机通过一定方式互相监听,当主要服务器主机出现问题而无预警的停止服务时,备份服务器能够自动立即接替工作,使客户端感觉不出有异｡可扩充性 (Scalability) 应用在web ､ftp server上为多｡当用户连结一个地址,但实际上是有若干台服务器在提供服务｡而当服务请求达到饱和时,还可以很容易地再添加新的节点而不用停掉整个 cluster,实现所谓的"热插拔",这也就是Cluster中的一个概念-Scalability (易扩展性)｡而且,cluster还会查询真实节点的情况,当某台真实节点没有响应时,就不再把任务分配到那里,直到这台节点恢复正常｡科学的数学运算 (Scientific) 用于效能､图像处理等计算。Cluster已经发展多年,也比较成熟了｡之前需要专业的软/硬设备才能实现｡所以只有少数公司才有能力用的起｡现在Linux上的LVS就可以让你在PC上架设Cluster的解决方案,使更多的人有机会构建自己的cluster｡LVS提供了三种转发机制(Traffic Forward Mechanism)､四种分配方法(Load-balancing Methods),以下详述

三转发机制(Traffic Forward Mechanism)

三种不同的转发机制分别将LVS主机建构成 NAT虚拟主机 Virtual Server via Network Address Translation IP Tunneling虚拟主机 Virtual Server via IP Tunneling Direct Routing虚拟主机 Virtual Server via Direct Routing 负载平衡主机可称为Virtual Server ( 虚拟主机 )､Load Balancer (负载平衡器)､Linux Director (导引主机),以下简称为LVS主机

NAT虚拟主机 Virtual Server via Network Address Translation ( VS/NAT )

由于IPv4中IP地址空间的日益不足和安全方面的原因,很多网络使用Internet上未被分配的私有IP地址(10.0.0.0/255.0.0.0､ 172.16.0.0/255.128.0.0 和192.168.0.0/255.255.0.0)｡当内部网络中的主机要连结Internet或被Internet连结时,就需要采用网络地址转换(Network Address Translation, 以下简称NAT),可以用NAT方法将不同IP地址的并行网络服务变成在一个IP 地址上的一个虚拟服务｡

在一组服务器前有一个LVS主机,用户通过Virtual IP Address(即LVS主机的外部地址)连结服务时,请求到达LVS主机,LVS主机以负载平衡方法从一组真实服务器选出一个,将目标地址 Virtual IP Address重新指向内部实际提供服务服务器的地址｡同时,LVS主机记录这个连接,当这个连接的真实服务器的响应经过LVS主机时,LVS主机将来源地址和来源端口改?Virtual IP Address和相应的埠,再把响应发给用户｡当连接终止或逾时,LVS主机将这个连接从纪录中删除｡这样,用户所看到的只是在Virtual IP Address 上提供的服务｡

IP Tunneling 虚拟主机 Virtual Server via IP Tunneling (VS/TUN)

在VS/NAT 的集群系统中,请求和应答的封包都需要通过LVS主机,当实际服务器的数量超过20时,LVS主机将成为集群系统的新瓶颈｡利用IP隧道技术将请求封包封装转发给后端服务器,响应封包能从后端服务器直接返回给客户｡但在这里,后端服务器有一组而非一个,所以我们不可能静态地建立一一对应的隧道,而是动态地选择一台服务器,将请求封包封装和转发给选出的服务器｡这样,我们可以利用IP隧道的原理将一组服务器上的网络服务组成在一个IP地址上的虚拟网络服务｡

各个服务器将 VIP地址配置在自己的IP隧道设备上｡

VS/TUN 的连接分配和管理与VS/NAT中的一样,只是它的封包转发方法不同｡负载平衡主机根据各个服务器的负载情况,动态地选择一台服务器,将请求封包封装在另一个IP封包中,再将封装后的IP封包转发给选出的服务器;那台服务器收到封包后,先将封包解封获得原来目标地址为VIP的封包,服务器发现VIP地址被配置在本地的IP隧道设备上,所以就处理这个请求,然后根据路由表将响应封包直接返回给客户｡

Direct Routing 虚拟主机 Virtual Server via Direct Routing (VS/DR)

这种IP层负载平衡方法与IBM的NetDispatcher中的方法类似｡

LVS 主机和服务器组都必须在同一网络区域中,如通过交换机或者高速的HUB相连｡VIP地址为LVS主机和服务器组共享,LVS主机配置的VIP地址是对外可连结的,用于接收虚拟服务的请求封包;所有的服务器把VIP地址配置在各自的Non-ARP网络设备上,它对外面是不可见的,只是用于处理目标地址? VIP的网络请求｡

VS/DR的连接分配和管理与VS/NAT和VS/TUN中的一样,它的封包转发方法又有不同,将封包直接路由给目标服务器｡在VS/DR中,LVS主机根据各个服务器的负载情况,动态地选择一台服务器,不修改也不封装IP封包,而是将资料封包的MAC地址改为选出服务器的MAC地址,再将修改后的资料封包在与服务器组的局域网上发送;因为资料封包的MAC地址是选出的服务器,所以服务器肯定可以收到该封包,发现VIP 地址被配置在本地的网络设备上,所以就处理这个请求,然后根据路由表将响应封包直接返回给客户｡