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IPuine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(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。
1、Virtual Server via Network Address Translation(VS/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 Tunneling(VS/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隧道转发至真实的服务器,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 Routing(VS/DR)
VS/DR通过改写请求报文的MAC地址,将请求发送给真实服务器,而真实服务器将响应直接返回给客户。同VS/TUN技术一样,VS/TUN及时可以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无聊网段上。

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,并动态的调整其权值。
3、最少链接(least Connections)
调度器通过“最少链接”调度算法动态的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小链接”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算法的不同之处在于他要维护从一个目标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,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中找出对应的服务器,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。

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