怎样做国际网站平台,哈尔滨网站建设v5star,网站备案上海,公司网站开发与维护转载自 LVS三种模式的区别及负载均衡算法
LVS简介
LVS#xff08;Linux Virtual Server#xff09;即Linux虚拟服务器#xff0c;是一个虚拟的服务器集群系统#xff0c;由章文嵩博士在1998年5月成立#xff0c;在linux2.6后将lvs自动加入了kernel模块#xff0c;我们…转载自 LVS三种模式的区别及负载均衡算法
LVS简介
LVSLinux Virtual Server即Linux虚拟服务器是一个虚拟的服务器集群系统由章文嵩博士在1998年5月成立在linux2.6后将lvs自动加入了kernel模块我们看下lvs在我们日常的服务器架构所在的位置 正向代理
只用于代理内部网络对Internet的连接请求客户机必须指定代理服务器,并将本来要直接发送到Web服务器上的http请求发送到代理服务器中正向代理指的是客户端代理是由用户控制并知晓的代理方式如我不能访问fb然后使用了某国外服务器作为跳板机最后成功访问了就是正向代理。
反向代理
指以代理服务器来接受Internet上的连接请求然后将请求转发给内部网络上的服务器并将从服务器上得到的结果返回给Internet上请求连接的客户端此时代理服务器对外就表现为一个服务器反向代理指的是服务端代理在大型网站背后并不是只有一台机器提供服务比如我访问微博微博的某一个反向代理服务器将我解析到内部服务器的一台机器然后这台机器给我提供微博的消息当然实际情况比这个复杂的多这些对于用户都是不可见的我们只会感觉只有一台机器与我交互。 负载均衡
(Load Balance)让负载均衡当然这是一个简单的概括我在微信里看的架构师之路写的一篇如何实现负载均衡的文章就不错我有10台机器都提供web服务那么我如何均衡的利用这10台机器呢让这10台机器保证高性能、高可用、高并发就是负载均衡要考虑和要做的事情。
实现负载均衡一般可以使用顺序、比重、流量、服务类别等进行分配负载均衡的部署方式也分为路由和服务直接返回模式实现负载均衡的主要几个方式 http重定向 下载网站用的较多其实也算一种负载均衡工作在应用层的业务代码中 DNS负载均衡 DNS负载提供域名到IP解析的过程我们实例查看百度的域名解析其实是一对多的这时候DNS服务器也就充当了负载均衡很多域名运营商提供的智能dns以及多线解析都是利用了DNS负载均衡的技术开源的BIND就可提供电信联通多线解析等强大的技术。 反向代理负载均衡 IP负载均衡 直接路由 IP隧道 F5硬件负载均衡
四层负载和七层负载
所谓四层就是基于IP端口的负载均衡主要代表有lvs。
七层负载也称内容交换就是基于URL等应用层信息的负载均衡主要代表有nginx。 LVS工作原理
LVS 的 IP 负载均衡技术是通过 IPVS 模块来实现的IPVS 是 LVS集群系统的核心软件它的主要作用是安装在 Director Server 上同时在 Director Server上虚拟出一个IP 地址用户必须通过这个虚拟的 IP 地址访问服务器。这个虚拟 IP 一般称为 LVS 的VIP即 Virtual IP。访问的请求首先经过 VIP 到达负载调度器然后由负载调度器从Real Server 列表中选取一个服务节点响应用户的请求。 在用户的请求到达负载调度器后调度器如何将请求发送到提供服务的 Real Server 节点而 Real Server节点如何返回数据给用户是 IPVS 实现的重点技术。
ipvs 工作于内核空间主要用于使用户定义的策略生效
ipvsadm : 工作于用户空间主要用于用户定义和管理集群服务的工具 上图所示ipvs工作于内核空间的INPUT链上当收到用户请求某集群服务时经过PREROUTING链经检查本机路由表送往INPUT链在进入netfilter的INPUT链时ipvs强行将请求报文通过ipvsadm定义的集群服务策略的路径改为FORWORD链将报文转发至后端真实提供服务的主机。 LVS工作模式
VS/DR模式 ①.客户端将请求发往前端的负载均衡器请求报文源地址是CIP目标地址为VIP。
②.负载均衡器收到报文后发现请求的是在规则里面存在的地址那么它将客户端请求报文的源MAC地址改为自己DIP的MAC地址目标MAC改为了RIP的MAC地址并将此包发送给RS。
③.RS发现请求报文中的目的MAC是自己就会将次报文接收下来处理完请求报文后将响应报文通过lo接口送给eth0网卡直接发送给客户端。
注意
需要设置lo接口的VIP不能响应本地网络内的arp请求。
总结
1、通过在调度器 LB 上修改数据包的目的 MAC 地址实现转发。注意源地址仍然是 CIP目的地址仍然是 VIP 地址。
2、请求的报文经过调度器而 RS 响应处理后的报文无需经过调度器 LB因此并发访问量大时使用效率很高和 NAT 模式比
3、因为 DR 模式是通过 MAC 地址改写机制实现转发因此所有 RS 节点和调度器 LB 只能在一个局域网里面
4、RS 主机需要绑定 VIP 地址在 LO 接口掩码32 位上并且需要配置 ARP 抑制。
5、RS 节点的默认网关不需要配置成 LB而是直接配置为上级路由的网关能让 RS 直接出网就可以。
6、由于 DR 模式的调度器仅做 MAC 地址的改写所以调度器 LB 就不能改写目标端口那么 RS 服务器就得使用和 VIP 相同的端口提供服务。
7、直接对外的业务比如WEB等RS 的IP最好是使用公网IP。对外的服务比如数据库等最好使用内网IP。
优点
和TUN隧道模式一样负载均衡器也只是分发请求应答包通过单独的路由方法返回给客户端。与VS-TUN相比VS-DR这种实现方式不需要隧道结构因此可以使用大多数操作系统做为物理服务器。
DR模式的效率很高但是配置稍微复杂一点因此对于访问量不是特别大的公司可以用haproxy/nginx取代。日1000-2000W PV或者并发请求1万一下都可以考虑用haproxy/nginx。
缺点
所有 RS 节点和调度器 LB 只能在一个局域网里面。
VS/TUN模式 ①.客户端将请求发往前端的负载均衡器请求报文源地址是CIP目标地址为VIP。
②.负载均衡器收到报文后发现请求的是在规则里面存在的地址那么它将在客户端请求报文的首部再封装一层IP报文,将源地址改为DIP目标地址改为RIP,并将此包发送给RS。
③.RS收到请求报文后会首先拆开第一层封装,然后发现里面还有一层IP首部的目标地址是自己lo接口上的VIP所以会处理次请求报文并将响应报文通过lo接口送给eth0网卡直接发送给客户端。
注意
需要设置lo接口的VIP不能在共网上出现。
总结
1.TUNNEL 模式必须在所有的 realserver 机器上面绑定 VIP 的 IP 地址
2.TUNNEL 模式的 vip ------realserver 的包通信通过 TUNNEL 模式不管是内网和外网都能通信所以不需要 lvs vip 跟 realserver 在同一个网段内
3.TUNNEL 模式 realserver 会把 packet 直接发给 client 不会给 lvs 了
4.TUNNEL 模式走的隧道模式所以运维起来比较难所以一般不用。
优点
负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器而RS将应答包直接发给用户。所以减少了负载均衡器的大量数据流动负载均衡器不再是系统的瓶颈就能处理很巨大的请求量这种方式一台负载均衡器能够为很多RS进行分发。而且跑在公网上就能进行不同地域的分发。
缺点
隧道模式的RS节点需要合法IP这种方式需要所有的服务器支持”IP Tunneling”(IP Encapsulation)协议服务器可能只局限在部分Linux系统上。
VS/NAT模式 ①.客户端将请求发往前端的负载均衡器请求报文源地址是CIP(客户端IP),后面统称为CIP)目标地址为VIP(负载均衡器前端地址后面统称为VIP)。
②.负载均衡器收到报文后发现请求的是在规则里面存在的地址那么它将客户端请求报文的目标地址改为了后端服务器的RIP地址并将报文根据算法发送出去。
③.报文送到Real Server后由于报文的目标地址是自己所以会响应该请求并将响应报文返还给LVS。
④.然后lvs将此报文的源地址修改为本机并发送给客户端。
注意
在NAT模式中Real Server的网关必须指向LVS否则报文无法送达客户端
特点
1、NAT 技术将请求的报文和响应的报文都需要通过 LB 进行地址改写因此网站访问量比较大的时候 LB 负载均衡调度器有比较大的瓶颈一般要求最多之能 10-20 台节点
2、只需要在 LB 上配置一个公网 IP 地址就可以了。
3、每台内部的 realserver 服务器的网关地址必须是调度器 LB 的内网地址。
4、NAT 模式支持对 IP 地址和端口进行转换。即用户请求的端口和真实服务器的端口可以不一致。
优点
集群中的物理服务器可以使用任何支持TCP/IP操作系统只有负载均衡器需要一个合法的IP地址。
缺点
扩展性有限。当服务器节点普通PC服务器增长过多时,负载均衡器将成为整个系统的瓶颈因为所有的请求包和应答包的流向都经过负载均衡器。当服务器节点过多时大量的数据包都交汇在负载均衡器那速度就会变慢
FULLNAT模式
无论是 DR 还是 NAT 模式不可避免的都有一个问题LVS 和 RS 必须在同一个 VLAN 下否则 LVS 无法作为 RS 的网关。
这引发的两个问题是
1、同一个 VLAN 的限制导致运维不方便跨 VLAN 的 RS 无法接入。
2、LVS 的水平扩展受到制约。当 RS 水平扩容时总有一天其上的单点 LVS 会成为瓶颈。
Full-NAT 由此而生解决的是 LVS 和 RS 跨 VLAN 的问题而跨 VLAN 问题解决后LVS 和 RS 不再存在 VLAN 上的从属关系可以做到多个 LVS 对应多个 RS解决水平扩容的问题。
Full-NAT 相比 NAT 的主要改进是在 SNAT/DNAT 的基础上加上另一种转换转换过程如下 在包从 LVS 转到 RS 的过程中源地址从客户端 IP 被替换成了 LVS 的内网 IP。
内网 IP 之间可以通过多个交换机跨 VLAN 通信。
当 RS 处理完接受到的包返回时会将这个包返回给 LVS 的内网 IP这一步也不受限于 VLAN。
LVS 收到包后在 NAT 模式修改源地址的基础上再把 RS 发来的包中的目标地址从 LVS 内网 IP 改为客户端的 IP。
Full-NAT 主要的思想是把网关和其下机器的通信改为了普通的网络通信从而解决了跨 VLAN 的问题。采用这种方式LVS 和 RS 的部署在 VLAN 上将不再有任何限制大大提高了运维部署的便利性。
总结
1.FULL NAT 模式也不需要 LBIP 和 realserver ip 在同一个网段 full nat 跟 nat 相比的优点是保证 RS 回包一定能够回到 LVS因为源地址就是 LVS-- 不确定
2.full nat 因为要更新 sorce ip 所以性能正常比 nat 模式下降 10%
三种工作模式比较
工作模式VS/NATVS/TUNVS/DRReal server节点服务器Config dr gwTunnelingNon-arp device/tie vipServer NetworkPrivateLAN/WANLANServer number节点数量Low 10-20High 100High 100Real server gatewayLoad balanceOwn routerOwn router优点地址和端口转换Wan环境加密数据性能最高缺点效率低需要隧道支持不能跨域LAN
LVS调度算法
在内核中的连接调度算法上IPVS已实现了以下八种调度算法
轮叫调度Round-Robin Scheduling加权轮叫调度Weighted Round-Robin Scheduling最小连接调度Least-Connection Scheduling加权最小连接调度Weighted Least-Connection Scheduling基于局部性的最少链接Locality-Based Least Connections Scheduling带复制的基于局部性最少链接Locality-Based Least Connections with Replication Scheduling目标地址散列调度Destination Hashing Scheduling源地址散列调度Source Hashing Scheduling
固定调度算法rrwrrdhsh
动态调度算法wlclclblclblcr
一般应用场景常用调度算法一般的网络服务如 httpmailmysql基本轮训、加权最小连接、加权轮训防火墙集群源地址散列调度SH和目标地址散列调度DHweb cache和DB cache局部最小、带复制的局部最小
LVS支持SSL
测试http和https耗时 curl -w tcp: %{time_connect}, ssl: %{time_appconnect}\n -so /dev/null https://www.alipay.com
SSL是在TCP三次握手后又进行SSL握手SSL一般使用的加密算法是RSA加密算法比较耗费CPU计算SSL加速卡可以解决CPU消耗高的问题。
Keepalived和Haproxy
参考文章
lvs官网 http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs2.htmllvs三种负载均衡技术 http://blog.csdn.net/u013256816/article/details/50705578lvs原理详解 http://www.it165.net/admin/html/201401/2248.htmllvs调度算法 http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs4.htmllvs介绍及配置应用 https://www.cnblogs.com/yangliheng/p/5692068.html
