LVS调度算法

三种LVS负载均衡模式算法

LVS负载均衡模式---1.NAT模式后端

NAT用法原本是由于网络IP地址不足而把内部保留IP地址经过映射转换成公网地址的一种上网方式(原地址NAT)?若是把NAT的过程稍微变化,就能够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通过DR主机发回给客户端,DR在这个时候再把数据包的原IP地址改成DR接口上的IP地址便可?期间,不管是进来的流量,仍是出去的流量,都必须通过DR?服务器

LVS负载均衡模式---2.IP隧道模式网络

隧道模式则相似于×××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,而不须要再通过DR?须要注意的是,因为REALSERVER须要对DR发过来的数据包进行还原,也就是说必须支持IPTUNNEL协议?因此,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?并发

LVS负载均衡模式---3.直接路由模式负载均衡

直接路由模式比较特别,很难说和什么方面类似,前2种模式基本上都是工做在网络层上(三层),而直接路由模式则应该是工做在数据链路层上(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,全部REALSERVER对自己这个IP的ARP请求保持静默?也就是说,网关会把对这个服务IP的请求所有定向给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地址改成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?因为DR要对二层包头进行改换,因此DR和REALSERVER之间必须在一个广播域,也能够简单的理解为在同一台交换机上?ide

LVS负载均衡的八种调度算法性能

1.轮叫调度(Round-RobinScheduling) rr
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调度器经过"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,而无论服务器上实际的链接数和系统负载?优化

2.加权轮叫调度(WeightedRound-RobinScheduling) wrr接口

调度器经过"加权轮叫"调度算法根据真实服务器的不一样处理能力来调度访问请求?这样能够保证处理能力强的服务器处理更多的访问流量?调度器能够自动问询真实服务器的负载状况,并动态地调整其权值?

3.最小链接调度(Least-ConnectionScheduling) lc

调度器经过"最少链接"调度算法动态地将网络请求调度到已创建的连接数最少的服务器上?若是集群系统的真实服务器具备相近的系统性能,采用"最小链接"调度算法能够较好地均衡负载?

4.加权最小链接调度(WeightedLeast-ConnectionScheduling) wlc

在集群系统中的服务器性能差别较大的状况下,调度器采用"加权最少连接"调度算法优化负载均衡性能,具备较高权值的服务器将承受较大比例的活动链接负载?调度器能够自动问询真实服务器的负载状况,并动态地调整其权值

5.基于局部性的最少连接(Locality-BasedLeastConnectionsScheduling) lblc

基于局部性的最少连接"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做负载,则用"最少连接"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连接(Locality-BasedLeastConnectionswithReplicationScheduling) lblcr

带复制的基于局部性最少连接"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算法的不一样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"最小链接"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"最小链接"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,以下降复制的程度

7.目标地址散列调度(DestinationHashingScheduling) dh

目标地址散列"调度算法根据请求的目标IP地址,做为散列键(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,不然返回空

8.源地址散列调度(SourceHashingScheduling) sh

源地址散列"调度算法根据请求的源IP地址,做为散列键(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,不然返回空

二.LVS的基本工做原理
LVS调度算法

  1. 当用户向负载均衡调度器(Director Server)发起请求,调度器将请求发往至内核空间
  2. PREROUTING链首先会接收到用户请求,判断目标IP肯定是本机IP,将数据包发往INPUT链
  3. IPVS是工做在INPUT链上的,当用户请求到达INPUT时,IPVS会将用户请求和本身已定义好的集群服务进行比对,若是用户请求的就是定义的集群服务,那么此时IPVS会强行修改数据包里的目标IP地址及端口,并将新的数据包发往POSTROUTING链
  4. POSTROUTING连接收数据包后发现目标IP地址恰好是本身的后端服务器,那么此时经过选路,将数据包最终发送给后端的服务器

三. LVS/NAT的原理
LVS调度算法
(a). 当用户请求到达Director Server,此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。 此时报文的源IP为CIP,目标IP为VIP
(b). PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机,将数据包送至INPUT链
(c). IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务,如果,修改数据包的目标IP地址为后端服务器IP,而后将数据包发至POSTROUTING链。 此时报文的源IP为CIP,目标IP为RIP
(d). POSTROUTING链经过选路,将数据包发送给Real Server
(e). Real Server比对发现目标为本身的IP,开始构建响应报文发回给Director Server。 此时报文的源IP为RIP,目标IP为CIP
(f). Director Server在响应客户端前,此时会将源IP地址修改成本身的VIP地址,而后响应给客户端。 此时报文的源IP为VIP,目标IP为CIP

四. LVS/DR的原理
LVS调度算法
(a) 当用户请求到达Director Server,此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。 此时报文的源IP为CIP,目标IP为VIP
(b) PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机,将数据包送至INPUT链
(c) IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务,如果,将请求报文中的源MAC地址修改成DIP的MAC地址,将目标MAC地址修改RIP的MAC地址,而后将数据包发至POSTROUTING链。 此时的源IP和目的IP均未修改,仅修改了源MAC地址为DIP的MAC地址,目标MAC地址为RIP的MAC地址
(d) 因为DS和RS在同一个网络中,因此是经过二层来传输。POSTROUTING链检查目标MAC地址为RIP的MAC地址,那么此时数据包将会发至Real Server。
(e) RS发现请求报文的MAC地址是本身的MAC地址,就接收此报文。处理完成以后,将响应报文经过lo接口传送给eth0网卡而后向外发出。 此时的源IP地址为VIP,目标IP为CIP
(f) 响应报文最终送达至客户端

五. LVS/Tun的原理
LVS调度算法(a) 当用户请求到达Director Server,此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。 此时报文的源IP为CIP,目标IP为VIP 。(b) PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机,将数据包送至INPUT链(c) IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务,如果,在请求报文的首部再次封装一层IP报文,封装源IP为为DIP,目标IP为RIP。而后发至POSTROUTING链。 此时源IP为DIP,目标IP为RIP(d) POSTROUTING链根据最新封装的IP报文,将数据包发至RS(由于在外层封装多了一层IP首部,因此能够理解为此时经过隧道传输)。 此时源IP为DIP,目标IP为RIP(e) RS接收到报文后发现是本身的IP地址,就将报文接收下来,拆除掉最外层的IP后,会发现里面还有一层IP首部,并且目标是本身的lo接口VIP,那么此时RS开始处理此请求,处理完成以后,经过lo接口送给eth0网卡,而后向外传递。 此时的源IP地址为VIP,目标IP为CIP(f) 响应报文最终送达至客户端

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