基础知识全面整理详解(4)

2.6) 开源软件(软件许可证)
LVS集群软件是按GPL(GNU Public License)许可证发行的自由软件,因此,使用者可以得到软件的源代码,并且可以根据自己的需要进行各种修改,但是修改必须是以GPL方式发行。

3) LVS体系结构

LVS集群负载均衡器接受服务的所有入展客户端的请求,然后根据调度算法决定哪个集群节点来处理回复客户端的请求。LVS虚拟服务器的体系如下图所示,一组服务器通过高速的局域网或者地理分布的广域网相互连接,在这组服务器之前有一个负载调度器(load balance)。负载调度器负责将客户的请求调度到真实服务器上。这样这组服务器集群的结构对用户来说就是透明的。客户访问集群系统就如只是访问一台高性能,高可用的服务器一样。客户程序不受服务器集群的影响,不做任何修改。

就比如说:我们去饭店吃饭点菜,客户只要跟服务员点菜就行。并不需要知道具体他们是怎么分配工作的,所以他们内部对于我们来说是透明的。此时这个服务员就会按照一定的规则把他手上的活,分配到其他人员上去。这个服务员就是负载均衡器(LB)而后面这些真正做事的就是服务器集群。

LVS结构图如下:

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LVS基本工作过程

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客户请发送向负载均衡服务器发送请求。负载均衡器接受客户的请求,然后先是根据LVS的调度算法(8种)来决定要将这个请求发送给哪个节点服务器。然后依据自己的工作模式(3种)来看应该如何把这些客户的请求如何发送给节点服务器,节点服务器又应该如何来把响应数据包发回给客户端。

LVS组成

lvs分为两个部分,分别是内核模块和lvs的管理工具。目前来说,CentOS6及其以上的内核版本已经包括了ipvs的相关模块了。

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从上面可知, 内核支持的ipvs模块, 上图中的rr,wrr,lc,wlc,lblc等等都是lvs中调度器的调度算法,根据不同的调度算法可以更好的分配服务,实现负载均衡。而ipvs(ip virtual server):一段代码工作在内核空间,实现调度。

上图是ipvsadm (即LVS客户端管理工具), 主要负责为ipvs内核框架编写规则,定义谁是集群服务,而谁是后端真实的服务器(Real Server)。 

4) LVS的实现原理

lvs的原理其实就是利用了Iptables的功能。了解防火墙的都知道四表五链。防火墙不仅仅有放火的功能还有转发,地址伪装,限流等等功能。

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1) 首先,客户端向调度器(Director Server)发起一个请求,调度器将这个请求发送至内核
2) PREROUTING链首先会接收到用户请求,判断目标IP确定是本机IP,将数据包发往INPUT链。
3) 当请求达到INPUT链上,调度器判断报文中的目标端口来确定这个访问是不是要访问集群服务(因为还有可能只是ssh想单纯的远程登录主机这个主机),如果是访问的集群服务,那么就会强制修改这个包的目标IP
4) POSTROUTING链接收数据包后发现目标IP地址刚好是自己的后端服务器,那么此时通过选路,将数据包最终发送给后端的服务器

5) LVS的工作原理

LVS 的工作模式分为4中分别是 NAT,DR,TUN,FULL-NAT。其中做个比较,由于工作原理的关系的,NAT的配置最为简单,但是NAT对调度器的压力太大了,导致其效率最低,DR和TUN的工作原理差不多,但是DR中,所有主机必须处于同一个物理环境中,而在TUN中,所有主机可以分布在不同的位置,服务器一个在纽约,一个在深圳。最多应用的是FULL-NAT。

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其中的专业术语
DS:Director Server。指的是前端负载均衡器。
RS:Real Server。后端真实的工作服务器。
VIP:向外部直接面向用户请求,作为用户请求的目标的IP地址。
DIP:Director Server IP,主要用于和内部主机通讯的IP地址。
RIP:Real Server IP,后端服务器的IP地址。
CIP:Client IP,访问客户端的IP地址。

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