负载均衡集群 LVS

集群

• 含义：
  • Cluster、集群、群集
  • 多台主机组成一个整体，对外只提供一个访问接口

集群的分类

• 负载均衡集群（LBC）
  • 提高系统的响应能力、尽可能处理更多的访问请求、以减少延迟为目标，获得高并发、高负载(LB)的整体性能
  • 高负载主要依赖于主节点的分流算法，将来自客户机的请求按照算法分担给多个服务器节点，以此缓解整个系统的负载
• 高可用集群（HAC）
  • 提高应用系统的可靠性、以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
  • 高可用的工作方式包括双工和主从两种模式，双工即所有节点同时在线；主从则只有主节点在线，但当出现故障时从节点能自动切换为主节点，也就是当出现单点故障时依然可以保持系统的可用性
• 高性能运算集群（HPCC）
  • 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

负载均衡集群架构

1. 负载调度器
   1. 是外界访问整个系统的唯一入口，对外使用所有服务器共有的VIP（虚拟IP）地址
2. 服务器池
   1. 群集所提供的应用服务、由服务器池承担，其中每个节点具有独立的RIP地址(真实IP)，只处理调度器分发过来的客户机请求
3. 共享存储
   1. 为服务器池中的所有节点提供稳定、一致的文件存取服务， 确保整个群集的统一性。共享存储可以使用NAS设备,或者提供NFS共享服务的专用服务器

负载均衡集群工作模式

• 地址转换（NAT模式）
  • 类负载调度器作为网关，是用户访问请求的入口，也是服务器响应数据的出口。每一次请求响应都需要经过两次调度器，所以在高并发场景下压力巨大，这种方式能提高安全性，因为私网地址不可知
• IP隧道（TUN模式）
  • 负载调度器仅仅是访问请求的入口，响应数据不再经过调度器，而是服务器通过自己的Internet直接响应给客户。这种方式调度器压力小，但是需要大量公网IP，成本高
• 直接路由（DR模式）
  • 调度器仅仅是访问请求的入口，响应数据不经过调度器，与TUN模式类似，但是节点服务器和调度器在同一物理网络中，不需要建立专用的IP隧道，减少成本的同时也保证数据不受额外影响

LVS虚拟服务器技术

• Linux Virtual Server
• LVS的负载调度算法
  • 轮询（rr）
    • 将请求按照顺序轮流分配给集群中的节点服务器
  • 加权轮询（wrr）
    • 根据调度器设置的权重（weight）来分发请求，权重越高的节点服务器会分配到更多请求
    • 保证性能强的服务器承担更多流量
  • 最少连接数（lc）
    • 根据节点服务器已经建立的连接数进行分配，优先将请求分配给连接数最少的节点
  • 加权连接数（wlc）
    • 在服务器节点的性能差异较大时，可以为节点服务器自动调整权重
    • 保证性能较高的节点将承担更大比例的活动连接负载