LVS群集理论讲解

简介:

群集的称呼来自于英文单词“Cluster”表示一群、一串的意思,用在服务器领域则表示大量服务器的集合体,以区分於单个服务器。

1.群集类型

无论是哪种群集,都至少包括两台节点服务器,而对外表现为一个整体,只提供一个访问入口(域名或IP地址),相当于一台大型计算机

1)负载均衡群集(Load Balance Cluster):简称LB以提高应用系统的响应能力、尽可能处理更多的访问请求,减少延迟为目标,获得高并发、高负载的整体性能。例如:“DNS轮询”、“应用层交换”、“反向代理”等都可用作负载均衡群集。LB的负载分配依懒于主节点的分流算法,将来自客户机的访问请求分担给多个服务器节点,从而缓解整个系统的负载压力。

2)高可用群集(High Availability Cluster):简称HA以提高应用系统的可靠性,尽可能地减少中断时间为目标,确保服务的连续性,达到高可用(HA)的容错效果。例如:“故障切换”、“双机热备”、“多机热备”等属于高可用群集技术。HA的工作方式包括双工和主从两种模式。双工即所有节点同时在线;主从则只有主节点在线,但当出现故障时从节点能自动切换为主节点;

3)高性能运算群集(High Performance Computer Cluster):简称HPC以提高应用系统的CPU运算速度,扩展硬件资源和分析能力为目标,获得相当于大型、超级计算机的高性能运算(HPC)能力。例如:“云计算”、“网格计算”也可视为高性能运算的一种。高性能运算群集的高性能依赖于“分布式运算”、“并行计算”,通过专用硬件和软件将多个服务器的CPU、内存等资源整合在一起,实现只有大型、超级计算机才具备的计算能力。

注:不同类型的群集在必要时可以合并

2.负载均衡的分层结构

在典型负载均衡群集中,包括三个层次的组件,如下图,前端至少有一个负载调度器负责响应并分发来自客户机的访问请求;后端由大量真实服务器构成服务器池,提供实际的应用服务,整个群集的伸缩性通过增加、删除服务器节点来完成,而这些过程对客户机是透明的,为了保持服务的一致性,所有节点使用共享存储设备。

第一层(负载调度器): 这是访问整个群集系统的唯一入口,对外使用服务器公有的VIP(虚拟IP)地址,也称为群集IP地址。通常会配置主、备两台调度器实现热备份、当主调度器失效后平滑替换至备用调度器,确保高可用性


第二层(服务器池):群集所提供的应用服务(如HTTP、FTP)由服务器池承担,其中每个节点具有独立的RIP(真实IP)地址,只处理调度器分发过来的客户机请求。当某个节点暂时失效时,负载调度器的容错机制会将其隔离,等待错误排除以后再重新纳入服务器池


第三层(共享存储):为服务器池中的所有节点提供稳定、一致的文件存取服务,确保整个群集的统一性。在Linux/UNIX环境中,共享存储可以使用NAS设备,或者提供NFS(网络文件系统)共享服务的专用服务器

3.负载均衡的工作模式

关于群集的负载调度技术,可以基于IP、端口、内容等进行分发,其中基于IP的负载调度是效率最高的。,常见的有以下三种。

1)地址转换:简称NAT模式,类似于防火墙的私有网络结构,负载调度器作为所有服务器节点的网关,及作为客户机的访问入口。服务器节点使用私有IP地址,与负载调度器位于同一个物理网络,安全性要优于其他两种方式。

2)IP隧道:简称TUN模式,采用开放式的网络结构,负载调度器仅作为客户机的访问入口,各节点通过各自的Internet连接直接回应客户机,而不再经过负载调度器。服务器节点分散在互联网中的不同位置,具有独立的公网IP地址,通过专用IP隧道与负载调度器相互通信

3)直接路由:简称DR模式,采用半开放式的网络结构,与TUN模式的结构相似,但各节点并不是分散在各地,而是与调度器位于同一个物理网络。负责调度器与各节点服务器通过本地网络连接,不需要建立专用的IP隧道。

  以上三种工作模式中,NAT方式只需要一个公网IP地址,从而成为最易用的一种负载均衡模式,安全性也比较好,许多硬件负载均衡设备就采用这种方式,相比较而言,DR模式和TUN模式的负载能力更加强大,使用范围更广,但节点的安全性要稍差一些

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