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深入剖析LVS负载均衡群集原理

2020/8/31 15:33:14 文章标签:

文章目录

  • 一、负载均衡群集原理
    • 1、企业群集应用概述
    • 2、企业群集分类
      • (1)负载均衡群集(Load Balance Cluster)
      • (2)高可用群集(High Availability Cluster)
      • (3)高性能运算群集(High Performance Computer Cluster)
    • 3、负载均衡群集工作模式分析
      • (1)NAT模式
      • (2)TUN模式
      • (3)DR模式
      • (3)三种工作模式的区别
  • 二、群集架构与虚拟服务器
    • 1、负载均衡群集的架构
    • 2、LVS虚拟服务器概述
      • 3、LVS的负载调度算法
    • 3、LVS群集创建与管理工具

一、负载均衡群集原理

LVS在基本的生产环境中,都会同时运行在二台硬件相近的服务器上:LVS Router(主 LVS ),一个作为备份LVS(备份 LVS )。
主 LVS 服务器在网站的前端起二个作用:

(1. 均衡负载压力到真实服务器(如apache)上.

(2. 检查后面真实服务器提供的服务是否正常.

备份LVS 用来监控主LVS和备份主服务器,在当故障出现时主LVS 死机 fail 掉了以后,就会启动自己来接管主 LVS 的工作。

基中有一个叫 Pulse (心跳服务) 运行在主LVS和备份LVS上。在备份 LVS 上,每秒 pulse 发送一个心跳(heartbeat)到主LVS的外网接口检查主LVS的服务是否正常。当然在主LVS上,也有pulse服务,它主要是响应备份LVS的心跳。

LVS进程调用 ipvsadm工具(RedHat开发)去配置和维护 IPVS 路由表,它会为每一个在真实服务器上的虚拟服务启动一个nanny进程。每一个nanny进程去检查真实服务器上的服务状态,如果有异常.就会将故障情况通知LVS进程。当故障时,LVS进程通知 ipvsadm 在 IPVS 路由表中将此节点删除。当然,它发现故障的机器恢复时也能自动的加入到服务中来.

如果备份LVS未收到来自于主LVS的响应,它将调用send_arp将虚拟IP地址再分配到备份LVS的公网接口上。并在公网接口和局域网接口上分别发送一个命令去关掉主LVS上的LVS进程。同时启动自己的LVS进程来调度客户端请求。

1、企业群集应用概述

群集的含义

  • Cluster,群集,集群
  • 由多台主机构成,但对外只表现为一个整体
  • 在互联网应用中,随着站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求越来越高

单台服务器力不从心

解决方法

  • 使用价格昂贵的小型机、大型机
  • 使用普通服务器构建服务群集
  • 阿里云中的SLB是典型的负载均衡调度器,ECS是云主机(虚拟机)
  • SLB调度ECS,多个ECS组成资源池,构成云计算的基础

2、企业群集分类

根据群集所针对的目标差异,可分为三种类型

  • 负载均衡群集 代理服务器服务器的参与 分配资源来处理
  • 高可用群集 虚拟ip的参与 两台代理服务器 只要有一台代理节点存活的话 虚拟ip就存在
  • 高性能运算群集 云平台

代理服务器的作用
1、健康状态的检查
2、调度

(1)负载均衡群集(Load Balance Cluster)

SLB负载均衡:阿里巴巴
以提高应用系统的响应能力、尽可能处理更多的访问请求、减少延迟为目标,获得高并发、高负载(LB)的整体性能
调度算法是负载均衡的核心
LB的负载分配依赖于主节点的分流算法,分流算法即调度

(2)高可用群集(High Availability Cluster)

以提高应用系统的可靠性、尽可能地减少中断时间为目标,确保服务的连续性,达到高可用(HA)的容错效果
(HA) 高可用 MHA 是master high Availability

  • HA的工作方式包括双工和主从两种模式
  • 双工,两个平级状态的协同工作,随时顶替对方
  • 带有主从模式的,一台主,多台从,称为中心化群集
  • 去中心化机制:没有真正的主,如果有,也是象征意义的,所有节点都干活(Redis的群集就是典型去中心化机制)

(3)高性能运算群集(High Performance Computer Cluster)

以提高应用系统的CPU运算速度、扩展硬件资源和分析能力为目标,获得相当于大型、超级计算机的高性能运算(HPC)能力
高性能运算群集的髙性能依赖于“分布式运算″、“并行计算”,通过专用硬件和软件将多个服务器的CPU、内存等资源整合在一起,实现只有大型、超级计算机才具备的计算能力
分布式运算: 将一个运算分为多个 用多台主机在不同的地方来计算
并行计算 : 所有的运算一起执行

3、负载均衡群集工作模式分析

负载均衡群集是目前企业用得最多的群集类型
群集的负载调度技术有三种工作模式

  • 地址转换
  • IP隧道
  • 直接路由(DR)

负载均衡的结构
第一层, 负载调度器(Load Balancer或Director) 前台
第二层, 服务器池(Server Pool) 后端服务
第三层, 共享存储(Share Storage) 仓库

(1)NAT模式

地址转换(Network Address Translation)
简称NAT模式,类似于防火墙的私有网络结构,负载调度器作为所有服务器节点的网关,即作为客户机的访问入口,也是各节点回应客户机的访问出口
服务器节点使用私有IP地址,与负载调度器位于同一个物理网络,安全性要优于其他两种方式
在这里插入图片描述

(2)TUN模式

IP隧道(IP Tunnel)
简称TUN模式,采用开放式的网络结构,负载调度器仅作为客户机的访问入口,各节点通过各自的 Internet连接直接回应客户机,而不再经过负载调度器
服务器节点分散在互联网中的不同位置,具有独立的公网IP地址,通过专用IP隧道与负载调度器相互通信
在这里插入图片描述

(3)DR模式

直接路由(Direct Routing)
简称DR模式,采用半开放式的网络结构,与TUN模式的结构类似,但各节点并不是分散在各地,而是与调度器位于同一个物理网络
负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接,不需要建立专用的IP隧道
在这里插入图片描述

(3)三种工作模式的区别

在这里插入图片描述

二、群集架构与虚拟服务器

1、负载均衡群集的架构

负载均衡的架构
第一层,负载调度器(Load Balancer或Director)
第二层,服务器池(Server Pool)
第三层,共享存储(Share Storage)
在这里插入图片描述

2、LVS虚拟服务器概述

Linux Virtual Server
针对 Linux内核的负载均衡解决方案
1998年5月,由我国的章文嵩博士创建
他的座右铭:他这么看待梦想:男人身上的品质就是有梦想。如果选择-种方式死去,我希望是在工作中死去。

他是将负载均衡LVM写入到内核中
查看负载均衡的命名

[root@localhost~]# modprobe ip_vs   '//确认内核对LVS的支持'
[root@localhost~]# cat /proc/net/ip_vs

3、LVS的负载调度算法

  • 轮询(Round Robin)
    将收到的访问请求按照顺序轮流分配给群集中的各节点(真实服务器),均等地对待每一台服务器,而缺点是不管服务器实际的连接数和系统负载 ,
  • 加权轮询(Weighted Round Robin)
    根据真实服务器的处理能力轮流分配收到的访问请求,调度器可以自动查询各节点的负载情况,并动态调整其权重
    保证处理能力强的服务器承担更多的访问流量
    权重是人为指定的 权重高的优先 能力强的会多分点给她
  • 最少连接(Least Connections)
    根据真实服务器已建立的连接数进行分配,将收到的访问请求优先分配给连接数最少的节点
  • 加权最少连接(Weighted Least Connections)
    在服务器节点的性能差异较大的情况下,可以为真实服务器自动调整权重
    权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载

3、LVS群集创建与管理工具

使用ipvsadm工具
创建虚拟服务器
添加,删除服务器节点
查看群集及节点情况
报错负载分配策略


本文链接: http://www.dtmao.cc/news_show_150358.shtml

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