說(shuō)起負(fù)載均衡就離不開(kāi)對(duì)集群的理解。其實(shí)從字面上我們就能理解它們的概念，簡(jiǎn)單的理解集群就是多個(gè)服務(wù)器的集合，那么負(fù)載均衡就是合理分配和控制流量的一個(gè)技術(shù)。那么更專(zhuān)業(yè)的概念和相關(guān)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)讓我們從下文中了解吧。

集群和負(fù)載均衡的概念

集群(Cluster)

所謂集群是指一組獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)松耦合的多處理器系統(tǒng),它們之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信｡應(yīng)用程序可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享內(nèi)存進(jìn)行消息傳送,實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算機(jī)｡

負(fù)載均衡(Load Balance)

網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡是一種動(dòng)態(tài)均衡技術(shù),通過(guò)一些工具實(shí)時(shí)地分析數(shù)據(jù)包,掌握網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量狀況,把任務(wù)合理均衡地分配出去｡這種技術(shù)基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提供了一種擴(kuò)展服務(wù)器帶寬和增加服務(wù)器吞吐量的廉價(jià)有效的方法,加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力,提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性｡

特點(diǎn)

(1)高可靠性(HA)｡利用集群管理軟件,當(dāng)主服務(wù)器故障時(shí),備份服務(wù)器能夠自動(dòng)接管主服務(wù)器的工作,并及時(shí)切換過(guò)去,以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)的不間斷服務(wù)｡

(2)高性能計(jì)算(HP)｡即充分利用集群中的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)的資源,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)算的并行處理,通常用于科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域,比如基因分析､化學(xué)分析等｡

(3)負(fù)載平衡｡即把負(fù)載壓力根據(jù)某種算法合理分配到集群中的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)上,以減輕主服務(wù)器的壓力,降低對(duì)主服務(wù)器的硬件和軟件要求｡

LVS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

1. Linux Virtual Server:簡(jiǎn)稱(chēng)LVS｡是由中國(guó)一個(gè)Linux程序員章文嵩博士發(fā)起和領(lǐng)導(dǎo)的,基于Linux系統(tǒng)的服務(wù)器集群解決方案,其實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)具有良好的擴(kuò)展性､高可靠性､高性能和高可用性的體系｡許多商業(yè)的集群產(chǎn)品,比如RedHat的Piranha､ Turbo Linux公司的Turbo Cluster等,都是基于LVS的核心代碼的｡

2. 體系結(jié)構(gòu):使用LVS架設(shè)的服務(wù)器集群系統(tǒng)從體系結(jié)構(gòu)上看是透明的,最終用戶(hù)只感覺(jué)到一個(gè)虛擬服務(wù)器｡物理服務(wù)器之間可以通過(guò)高速的 LAN或分布在各地的WAN相連｡最前端是負(fù)載均衡器,它負(fù)責(zé)將各種服務(wù)請(qǐng)求分發(fā)給后面的物理服務(wù)器,讓整個(gè)集群表現(xiàn)得像一個(gè)服務(wù)于同一IP地址的虛擬服務(wù)器｡

3. LVS的三種模式工作原理和優(yōu)缺點(diǎn): Linux Virtual Server主要是在負(fù)載均衡器上實(shí)現(xiàn)的,負(fù)載均衡器是一臺(tái)加了 LVS Patch的2.2.x版內(nèi)核的Linux系統(tǒng)｡LVS Patch可以通過(guò)重新編譯內(nèi)核的方法加入內(nèi)核,也可以當(dāng)作一個(gè)動(dòng)態(tài)的模塊插入現(xiàn)在的內(nèi)核中｡

負(fù)載均衡器可以運(yùn)行在以下三種模式下:

(1)Virtual Server via NAT(VS-NAT):用地址翻譯實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)器｡地址轉(zhuǎn)換器有能被外界訪問(wèn)到的合法IP地址,它修改來(lái)自專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò)的流出包的地址｡外界看起來(lái)包是來(lái)自地址轉(zhuǎn)換器本身,當(dāng)外界包送到轉(zhuǎn)換器時(shí),它能判斷出應(yīng)該將包送到內(nèi)部網(wǎng)的哪個(gè)節(jié)點(diǎn)｡優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省IP 地址,能對(duì)內(nèi)部進(jìn)行偽裝;缺點(diǎn)是效率低,因?yàn)榉祷亟o請(qǐng)求方的流量經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換器｡

(2)Virtual Server via IP Tunneling (VS-TUN):用IP隧道技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)器｡這種方式是在集群的節(jié)點(diǎn)不在同一個(gè)網(wǎng)段時(shí)可用的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制,是將IP包封裝在其他網(wǎng)絡(luò)流量中的方法｡為了安全的考慮,應(yīng)該使用隧道技術(shù)中的VPN,也可使用租用專(zhuān)線｡ 集群所能提供的服務(wù)是基于TCP/IP的Web服務(wù)､Mail服務(wù)､News服務(wù)､DNS服務(wù)､Proxy服務(wù)器等等.

(3)Virtual Server via Direct Routing(VS-DR):用直接路由技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)器｡當(dāng)參與集群的計(jì)算機(jī)和作為控制管理的計(jì)算機(jī)在同一個(gè)網(wǎng)段時(shí)可以用此法,控制管理的計(jì)算機(jī)接收到請(qǐng)求包時(shí)直接送到參與集群的節(jié)點(diǎn)｡