中企动力 网站推广,国际工程承包,网站服务器租用选择,网页设计和网站建设的区别一 LVS #xff08;Linux Virtual Server#xff09;针对高可伸缩、高可用网络服务的需求#xff0c;我们给出了基于IP层和基于内容请求分发的负载平衡调度解决方法#xff0c;并在Linux内核中实现了这些方法#xff0c;将一组服务器构成一个实现可伸缩的、高可用网络服务… 一 LVS Linux Virtual Server 针对高可伸缩、高可用网络服务的需求我们给出了基于IP层和基于内容请求分发的负载平衡调度解决方法并在Linux内核中实现了这些方法将一组服务器构成一个实现可伸缩的、高可用网络服务的虚拟服务器。虚拟服务器的体系结构如图2所示 和 一组服务器通过高速的局域网或者地理分布的广域网相互连接在它们的前端有一个负载调度器Load Balancer。负载调度器能无缝地将网络请求调度到真实服务器上从而使得服务器集群的结构对客户是透明的客户访问集群系统提供的网络服务就像访问一台高性能、高可用的服务器一样。客户程序不受服务器集群的影响不需作任何修改。系统的伸缩性通过在服务机群中透明地加入和删除一个节点来达到通过检测节点或服务进程故障和正确地重置系统达到高可用性。由于我们的负载调度技术是在Linux内核中实现的我们称之为Linux虚拟服务器Linux Virtual Server。二 LVS的架构和实现 Linux Virtual Server项目的目标使用集群技术和Linux操作系统实现一个高性能、高可用的服务器它具有很好的可伸缩性Scalability、可靠性Reliability和可管理性Manageability。目前LVS项目已提供了一个实现可伸缩网络服务的Linux Virtual Server框架如图所示。 在LVS框架中提供了含有三种IP负载均衡技术的IP虚拟服务器软件IPVS、基于内容请求分发的内核Layer-7交换机KTCPVS和集群管理软件。可以利用LVS框架实现高可伸缩的、高可用的Web、Cache、Mail和Media等网络服务在此基础上可以开发支持庞大用户数的、高可伸缩的、高可用的电子商务应用。 IP虚拟服务器软件IPVS在调度器的实现技术中IP负载均衡技术是效率最高的。在已有的IP负载均衡技术中有通过网络地址转换Network Address Translation将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器我们称之为VS/NAT技术Virtual Server via Network Address Translation大多数商品化的IP负载均衡调度器产品都是使用此方法如Cisco的LocalDirector、F5的Big/IP和 Alteon的ACEDirector。在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上我们提出通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS/TUN Virtual Server via IP Tunneling和通过直接路由实现虚拟服务器的方法VS/DRVirtual Server via Direct Routing它们可以极大地提高系统的伸缩性。所以IPVS软件实现了这三种IP负载均衡技术它们的大致原理如下我们将在其他章节对其工作原理进行详细描述1.Virtual Server via Network Address TranslationVS/NAT通过网络地址转换调度器重写请求报文的目标地址根据预设的调度算法将请求分派给后端的真实服务器真实服务器的响应报文通过调度器时报文的源地址被重写再返回给客户完成整个负载调度过程。2.Virtual Server via IP TunnelingVS/TUN采用NAT技术时由于请求和响应报文都必须经过调度器地址重写当客户请求越来越多时调度器的处理能力将成为瓶颈。为了解决这个问题调度器把请求报文通过IP隧道转发至真实服务器而真实服务器将响应直接返回给客户所以调度器只处理请求报文。由于一般网络服务应答比请求报文大许多采用 VS/TUN技术后集群系统的最大吞吐量可以提高10倍。3.Virtual Server via Direct RoutingVS/DRVS/DR通过改写请求报文的MAC地址将请求发送到真实服务器而真实服务器将响应直接返回给客户。同VS/TUN技术一样VS/DR技术可极大地提高集群系统的伸缩性。这种方法没有IP隧道的开销对集群中的真实服务器也没有必须支持IP隧道协议的要求但是要求调度器与真实服务器都有一块网卡连在同一物理网段上。针对不同的网络服务需求和服务器配置IPVS调度器实现了如下八种负载调度算法1.轮叫Round Robin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。2.加权轮叫Weighted Round Robin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。3.最少链接Least Connections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。4.加权最少链接Weighted Least Connections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。5.基于局部性的最少链接Locality-Based Least Connections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。6.带复制的基于局部性最少链接Locality-Based Least Connections with Replication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。7.目标地址散列Destination Hashing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。8.源地址散列Source Hashing源地址散列调度算法根据请求的源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。内核Layer-7交换机KTCPVS在基于IP负载调度技术中当一个TCP连接的初始SYN报文到达时调度器就选择一台服务器将报文转发给它。此后通过查发报文的IP和TCP报文头地址保证此连接的后继报文被转发到该服务器。这样IPVS无法检查到请求的内容再选择服务器这就要求后端服务器组提供相同的服务不管请求被发送到哪一台服务器返回结果都是一样的。但是在有些应用中后端服务器功能不一有的提供HTML文档有的提供图片有的提供CGI这就需要基于内容的调度 (Content-Based Scheduling)。由于用户空间TCP Gateway的开销太大我们提出在操作系统的内核中实现Layer-7交换方法来避免用户空间与核心空间的切换和内存复制的开销。在Linux操作系统的内核中我们实现了Layer-7交换称之为KTCPVSKernel TCP Virtual Server。目前KTCPVS已经能对HTTP请求进行基于内容的调度但它还不很成熟在其调度算法和各种协议的功能支持等方面有大量的工作需要做。虽然应用层交换处理复杂它的伸缩性有限但应用层交换带来以下好处•相同页面的请求被发送到同一服务器可以提高单台服务器的Cache命中率。•一些研究[5]表明WEB访问流中存在局部性。Layer-7交换可以充分利用访问的局部性将相同类型的请求发送到同一台服务器使得每台服务器收到的请求具有更好的相似性可进一步提高单台服务器的Cache命中率。•后端服务器可运行不同类型的服务如文档服务图片服务CGI服务和数据库服务等。 三 LVS的特点 LVS集群的特点可以归结如下1.功能有实现三种IP负载均衡技术和八种连接调度算法的IPVS软件。在IPVS内部实现上采用了高效的Hash函数和垃圾回收机制能正确处理所调度报文相关的ICMP消息有些商品化的系统反而不能。虚拟服务的设置数目没有限制每个虚拟服务有自己的服务器集。它支持持久的虚拟服务如HTTP Cookie和HTTPS等需要该功能的支持并提供详尽的统计数据如连接的处理速率和报文的流量等。针对大规模拒绝服务Deny of Service攻击实现了三种防卫策略。有基于内容请求分发的应用层交换软件KTCPVS它也是在Linux内核中实现。有相关的集群管理软件对资源进行监测能及时将故障屏蔽实现系统的高可用性。主、从调度器能周期性地进行状态同步从而实现更高的可用性。2.适用性后端服务器可运行任何支持TCP/IP的操作系统包括Linux各种Unix如FreeBSD、Sun Solaris、HP Unix等Mac/OS和Windows NT/2000等。负载调度器能够支持绝大多数的TCP和UDP协议协议 内 容 TCP HTTPFTPPROXYSMTPPOP3IMAP4DNSLDAPHTTPSSSMTP等 UDP DNSNTPICP视频、音频流播放协议等 无需对客户机和服务器作任何修改可适用大多数Internet服务。3.性能LVS服务器集群系统具有良好的伸缩性可支持几百万个并发连接。配置100M网卡采用VS/TUN或VS/DR调度技术集群系统的吞吐量可高达1Gbits/s如配置千兆网卡则系统的最大吞吐量可接近10Gbits/s。4.可靠性LVS服务器集群软件已经在很多大型的、关键性的站点得到很好的应用所以它的可靠性在真实应用得到很好的证实。有很多调度器运行一年多未作一次重启动。5.软件许可证LVS集群软件是按GPLGNU Public License许可证发行的自由软件这意味着你可以得到软件的源代码有权对其进行修改但必须保证你的修改也是以GPL方式发行。 参考中文帮助需要page的uncode设为gb2312http://www.linuxvirtualserver.org/zh/http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs1.htmlhttp://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs2.htmlhttp://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs3.htmlhttp://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs4.html 英文帮助 http://www.linuxvirtualserver.org 转载于:https://www.cnblogs.com/itech/archive/2011/03/24/1969228.html
