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1、网站集群架构设计 LVS实现网络负载均衡实例精讲 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG 清楚为什么会出现LVS LVS能够做到的 LVS实现方式 LVS需要High Availability LVS的应用延伸 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG 互联网的发展 Unix诞生于1969年 1987商业化的互联网诞生 1990年互联网的膨胀在继续 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG 群集概念的出现 人口大爆炸，男的比女的多3700万，都去上网。于是服务器吃不消 了，有人提出了群集、云-概念。 HTTP:/WWW.DOC
2、IN.COM/SUNDAE_MENG 解决之道 Html语法URL重定向 Location 返回代码 早前的DNS的多个A记录 负载均衡产品 F5硬件 GSLB服务端应用负载均衡 从程序解决 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG 开源解决之道 节约采购硬件成本、减少开发难度 基于开源应用软件的Modules解决之路 apache mod_geoip mod_proxy_balancer mod_proxy_ajp nginx GEO Module tomcat sessions 1998年5月创立LVS 成为了Linux内核的一部分 效率高 真实运行的Web prox
3、y集群系统 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG 什么是LVS LVS是章文嵩博士发起和领导的优秀的集群解决 方案,许多商业的集群产品,比如RedHat的Piranha 等,都是基于LVS的核心代码的。 LVS是一个开源的软件，在LINUX平台下实现基于 IP负载均衡技术和内容请求分发技术 。 LVS是Linux Virtual Server的缩写，意思是Linux虚 拟服务器。 http:/www.linuxvirtualserver.org/ http:/zh.linuxvirtualserver.org/ HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_M
4、ENG LVS能做到的 The Linux Virtual Server is a highly scalable and highly available server built on a cluster of real servers, with the load balancer running on the Linux operating system. The architecture of the server cluster is fully transparent to end users, and the users interact as if it were a sin
5、gle high-performance virtual server. http:/www.linuxvirtualserver.org/ HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG 高性能的调度器 LVS集群采用IP负载均衡技术。调度器具有很好的吞吐率，将请求均 衡地转移到不同的服务器上执行，结合健康检测功能调度器自动屏 蔽掉服务器的故障，结合High Availability技术从而将一组服务器构 成一个高性能的、高可用的虚拟服务器。整个服务器集群的结构对 客户是透明的，而且无需修改客户端和服务器端的程序。为此，在 设计时需要考虑系统的透明性、可伸缩性、高可用性和易管
6、理性。 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG LVS不能做到的 机器数量需要多 Nginx 在一个主机上就可以实现很好的负载 基于IP的调度算法不能实现基于语意的调度 对于应用程序的sessions需要借助其他方式 对于数据库RAC、REPLICATION不同 Google file system, Bigtable, Mapreduce （Hadoop开源的可运行于大规模集群上的分布式并行编程框架 ） HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG 典型LVS结构 一般来说，LVS集群采用三层结构，负载调度器、服 务器池、共享存储主要部分组成。 HT
7、TP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG LVS的三个部分 负载调度器（load balancer），它是整个集群对 外面的前端机，负责将客户的请求发送到一组 服务器上执行，而客户认为服务是来自一个IP地 址（我们可称之为虚拟IP地址）上的。 服务器池（server pool），是一组真正执行客户 请求的服务器，执行的服务有WEB、MAIL、FTP 和DNS等。 共享存储（shared storage），它为服务器池提 供一个共享的存储区，这样很容易使得服务器 池拥有相同的内容，提供相同的服务。 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG 三种IP负载均衡
8、技术 可伸缩网络服务结构，都需要一个前端的负载调度器（主从备份） 基于IP负载均衡技术是在负载调度器的实现技术中效率最高的。 在已有的IP负载均衡技术中，主要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技术（Virtual Server via Network Address Translation）。 在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上 通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS/TUN （Virtual Server via IP Tunneling） 通过直接路由实现虚拟
9、服务器的方法VS/DR（Virtual Server via Direct Routing）， VS/DR可以极大地提高系统的伸缩性。 VS/NAT、VS/TUN和技术是LVS集群中实现的三种IP负载均衡技术。 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG VS/NAT的体系结构 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG 半连接的TCP有限状态机 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG VS/TUN的体系结构 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG VS/DR的体系结构 HTTP:/WWW.DOCIN.CO
10、M/SUNDAE_MENG 调度算法 叫调度（Round-Robin Scheduling） 加权叫调度（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） Cache 带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication Sched
11、uling）Cache 目标地址散列调度（Destination Hashing Scheduling） 源地址散列调度（Source Hashing Scheduling） HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG LVS实现方式 IP Virtual Server Netfilter module ls -l /lib/modules/uname -r/kernel/net/ipv4/ipvs RedHat 7.3/8.0都把ipvs预先编译到了RedHat发行版的内核当在 redhat9.0取消了预编译 目前IPVS包含在2.6的内核中，不需要重新编译，非常简单 i
12、pvsadm utility to administer the IP Virtual Server inside the Linux kernel HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG ipvsadm常用命令 增加调度服务 ipvsadm -A -t 虚拟服务地址:服务端口 -s 调度算法 增加真实服务器 ipvsadm -a -t 虚拟服务地址:服务端口 -r 真实服务地址 g工作模式 删除真实服务器 ipvsadm -d -t 虚拟服务地址:服务端口 -r 真实服务地址 g工作模式 删除调度服务 ipvsadm -D -t 虚拟服务地址:服务端口 -s 调度算法
13、 查看调度状态 ipvsadm ln ipvsadm -lnc HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG 状态同步 主节点 ipvsadm -start-daemon master -mcast-interface eth0 从节点 ipvsadm -start-daemon backup -mcast-interface eth0 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG session会话保持Persistence -p persistent timeout 持久稳固的服务。这个选项的意思是来自同一个客户的多次请求，将被 同一台真实的服务器处理。
14、timeout 的默认值为300 秒。 解决这个问题，最有效的办法就是在后端web节点间实现session复制， 用户在任何一个真实web节点上的session发生变化时，通过一定的策略 同步复制到其它web节点上。 HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG 调度器与真实服务器配置 在调度器上 设置VIP调度地址 开启IP转发 ifconfig eth0:0 虚拟服务地址 netmask 255.255.255.255 broadcast 虚拟服务地址 up route add -host 虚拟服务地址 dev eth0:0 echo 1 /proc/sys/net/ip
15、v4/ip_forward HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG 调度器与真实服务器配置 在真实服务器上 设置VIP应答地址 屏蔽arp请求 ifconfig lo:0 虚拟服务地址 netmask 255.255.255.255 borcast 虚拟服务地址 up route add -host 虚拟服务地址 dev lo:0 echo 1 /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore echo 2 /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce echo 1 /proc/sys/net/ipv4/con
16、f/all/arp_ignore echo 2 /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce HTTP:/WWW.DOCIN.COM/SUNDAE_MENG RealServer标准配置方式 编辑/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0 设置VIP地址 DEVICE=lo:0 IPADDR=192.168.1.160#VIP地址 NETMASK=255.255.255.255 BROADCAST=192.168.1.160#广播地址设置为VIP地址 ONBOOT=yes NAME=loopback 编辑/etc/sysctl.conf 设置禁用arp net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
