LVS负载均衡的模式和算法总结

前面我们介绍了Lvs负载均衡的状态监控和故障处理，但是很多朋友可能对lvs负载均衡的一些基本内容不太清楚。所以，我们特意总结了一下它的基础知识，包括他的三种工作模式以及八种算法。

三种LVS负载均衡模式

调度器的实现技术中,IP负载均衡技术是效率最高的,IP虚拟服务器软件(IPVS)是在linux内核中实现的｡

LVS负载均衡模式1.NAT模式

NAT用法本来是因为网络IP地址不足而把内部保留IP地址通过映射转换成公网地址的一种上网方式(原地址NAT)｡如果把NAT的过程稍微变化,就可以成为负载均衡的一种方式｡原理其实就是把从客户端发来的IP包的IP头目的地址在DR上换成其中一台REALSERVER的IP地址并发至此REALSERVER,而REALSERVER则在处理完成后把数据经过DR主机发回给客户端,DR在这个时候再把数据包的原IP地址改为DR接口上的IP地址即可｡期间,无论是进来的流量,还是出去的流量,都必须经过DR｡

LVS负载均衡模式2.IP隧道模式

隧道模式则类似于VPN的方式,使用网络分层的原理,在从客户端发来的数据包的基础上,封装一个新的IP头标记(不完整的IP头,只有目的IP部)发给REALSERVER,REALSERVER收到后,先把DR发过来的数据包的头给解开,还原其数据包原样,处理后,直接返回给客户端,而不需要再经过DR｡需要注意的是,由于REALSERVER需要对DR发过来的数据包进行还原,也就是说必须支持IPTUNNEL协议｡所以,在REALSERVER的内核中,必须编译支持IPTUNNEL这个选项｡IPTUNNEL也在Net working options里面｡

LVS负载均衡模式3.直接路由模式

直接路由模式比较特别,很难说和什么方面相似,前2种模式基本上都是工作在网络层上(三层),而直接路由模式则应该是工作在数据链路层上(二层)｡其原理为,DR和REALSERVER都使用同一个IP对外服务｡但只有DR对ARP请求进行响应,所有REALSERVER对本身这个IP的ARP请求保持静默｡也就是说,网关会把对这个服务IP的请求全部定向给DR,而DR收到数据包后根据调度算法,找出对应的REALSERVER,把目的MAC地址改为REALSERVER的MAC并发给这台REALSERVER｡这时REALSERVER收到这个数据包,则等于直接从客户端收到这个数据包无异,处理后直接返回给客户端｡由于DR要对二层包头进行改换,所以DR和REALSERVER之间必须在一个广播域,也可以简单的理解为在同一台交换机上｡

LVS负载均衡的八种调度算法

LVS已实现了以下八种调度算法:

LVS负载均衡算法1.轮叫调度(Round-RobinScheduling)

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｡

LVS负载均衡算法2.加权轮叫调度(WeightedRound-RobinScheduling)

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｡

LVS负载均衡算法3.最小连接调度(Least-ConnectionScheduling)

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｡

LVS负载均衡算法4.加权最小连接调度(WeightedLeast-ConnectionScheduling)

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

LVS负载均衡算法5.基于局部性的最少链接(Locality-BasedLeastConnectionsScheduling)

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｡

LVS负载均衡算法6.带复制的基于局部性最少链接(Locality-BasedLeastConnectionswithReplicationScheduling)

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

LVS负载均衡算法7.目标地址散列调度(DestinationHashingScheduling)

目标地址散列"调度算法根据请求的目标IP地址,作为散列键(HashKey)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

LVS负载均衡算法8.源地址散列调度(SourceHashingScheduling)

源地址散列"调度算法根据请求的源IP地址,作为散列键(HashKey)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｡