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LVS 所提供的 IP 负载均衡的三种技术

发布时间:2018-11-16 00:32:09 所属栏目:空间 来源:实验楼
导读:1.LVS和负载均衡简介: LVS是Linux Virtual Server的简写,意即Linux虚拟服务器,是一个虚拟的服务器集群系统。 负载均衡就是有两台或者以上的服务器或者站点为我们提供服务,我们将来自客户端的请求靠某种算法尽量平均分摊到这些集群中,从而避免一台服务

在VS/NAT 的集群系统中,请求和响应的数据报文都需要通过负载调度器,当真实服务器的数目在10台和20台之间时,负载调度器将成为整个集群系统的新瓶颈。大多数 Internet服务都有这样的特点:请求报文较短而响应报文往往包含大量的数据。

既然同时处理进出报文会大大的影响效率,增加机器的负载,那么若是仅仅处理进来的报文,即在负载调度器中只负责调度请求,而出去的报文由 Real Server 直接发给客户端这样岂不是高效许多。

VS/DR(Virtual Server via Direct Routing)利用大多数Internet服务的非对称特点,负载调度器中只负责调度请求,而服务器直接将响应返回给客户,可以极大地提高整个集群 系统的吞吐量。

VS/DR 实现的虚拟服务器是这样的一个结构,主要经过这样的一些步骤:

LVS 所提供的 IP 负载均衡的三种技术

DR-sturct

  • 客户端通过 Internet 向服务器发起请求,而请求的 IP 地址指向的是调度器上对外公布的 IP 地址;
  • 请求报文到达调度器(Load Balancer),调度器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报文,而是将数据帧的MAC地址改为选出服务器的MAC地址,再将修改后 的数据帧在与服务器组的局域网上发送。因为数据帧的MAC地址是选出的服务器,所以服务器肯定可以收到这个数据帧;
  • Real Server 接收到报文之后,发现报文的目标地址 VIP 是在本地的网络设备上,服务器处理这个报文,然后根据路由表将响应报文直接返回给客户。

LVS 所提供的 IP 负载均衡的三种技术

change-MAC

在VS/DR中,根据缺省的TCP/IP协议栈处理,请求报文的目标地址为VIP,响应报文的源地址肯定也为VIP,所以响应报文不需要作任何修改,可以直接返回给客户,客户认为得到正常的服务,而不会知道是哪一台服务器处理的。

这便是 VS/DR 的处理数据包的整个过程,它有这样的一些特点:

  • 集群节点,也就是 Real Server 与 Load Balacer 必须在同一个物理网络中(若是不同网段的话结构将变得复杂)
  • RIP 通常是私有地址,也可以是公网地址,以便于远程管理与监控。
  • Load Balancer 仅仅负责处理入站的请求,Real Server 将直接响应客户端
  • Real Server 的网关不能指向 Load Balancer
  • 不支持端口映射:也就是Real Server 的端口必须是与 Load Balancer 对外服务的一样

5.VS/TUN 实现虚拟服务器

VS/DR 限制 Real Server 与 Load Balancer 必须在同一个物理网络中,那若是分散在各地岂不是无法使用?所以有了 VS/TUN(Virtual Server via IP Tunneling)的诞生。

IP隧道(IP tunneling)是将一个IP报文封装在另一个IP报文的技术,这可以使得目标为一个IP地址的数据报文能被封装和转发到另一个IP地址。IP隧道技术亦称为IP封装技术(IP encapsulation)。IP隧道主要用于移动主机和虚拟私有网络(Virtual Private Network),在其中隧道都是静态建立的,隧道一端有一个IP地址,另一端也有唯一的IP地址。

我们利用IP隧道技术将请求报文封装转发给后端服务器,响应报文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,将请求报文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。 VS/TUN的体系结构如图所示,各个服务器将VIP地址配置在自己的IP隧道设备上。

LVS 所提供的 IP 负载均衡的三种技术

Tunnel-sturct

它的连接调度和管理与VS/NAT中的一样,只是它的报文转发方法不同。调度器根据各个服务器的负载情况,动态地选择一台服务器, 将请求报文封装在另一个 IP 报文中,再将封装后的 IP 报文转发给选出的服务器;服务器收到报文后,先将报文解封获得原来目标地址为 VI P的报文,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报文直接返回给客户。

这便是 VS/TUN 的处理数据包的整个过程,它有这样的一些特点:

  • 集群节点,也就是 Real Server 与 Load Balacer 可以跨越公网
  • RIP 必须是公网地址。
  • Load Balancer 仅仅负责处理入站的请求,Real Server 将直接响应客户端
  • Real Server 的网关不能指向 Load Balancer
  • 不支持端口映射:也就是Real Server 的端口必须是与 Load Balancer 对外服务的一样

这便是 LVS 所提供的 IP 负载均衡的三种技术,我们可以根据自己的情况做出不同的选择。

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