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2018网上买彩票的平台Linux办事器集群系统(三)

2018-05-30 15:13

Linux办事器集群系统(三) LVS集群中的IP负载均衡技术

(wensong@linux-vs.org)
2002 年 4 月

本文在分析办事器集群实现虚拟网络办事的相关技术上,详细描述了LVS集群中实现的三种IP负载均衡技术(VS/NAT、VS/TUN和VS/DR)的工作原理,以及它们的优缺点。

1.前言
在 前面文章中,讲述了可伸缩网络办事的几种结构,它们都需要一个前端的负载调度器(或者多个进行主从备份)。我们先分析实现虚拟网络办事的主要技术,指出 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)将一组办事器构成一个高性能的、高可用的虚拟办事器,我们称之为VS/NAT技术(Virtual Server via Network Address Translation)。在分析VS/NAT的缺点和网络办事的非对称性的基础上,我们提出了通过IP隧道实现虚拟办事器的方法VS/TUN (Virtual Server via IP Tunneling),和通过直接路由实现虚拟办事器的方法VS/DR(Virtual Server via Direct Routing),它们可以极大地提高系统的伸缩性。VS/NAT、VS/TUN和VS/DR技术是LVS集群中实现的三种IP负载均衡技术,我们将在文 章中详细描述它们的工作原理和各自的优缺点。

在以下描述中,2018网上购彩合法平台,我们称客户的socket和办事器的socket之间的数据通讯为连接,无论它们是使用TCP还是UDP协议。下面简述当前用办事器集群实现高可伸缩、高可用网络办事的几种负载调度方法,并列举几个在这方面有代表性的研究项目。

2.实现虚拟办事的相关方法
在网络办事中,一端是客户程序,另一端是办事程序,在中间可能有代理程序。由此看来,可以在差别的层次上实现多台办事器的负载均衡。用集群解决网络办事性能问题的现有方法主要分为以下四类。

2.1. 基于RR-DNS的解决方法

NCSA的可伸缩的WEB办事器系统就是最早基于RR-DNS(Round-Robin Domain Name System)的原型系统[1,2]。它的结构和工作流程如下图所示:

基于RR-DNS的可伸缩WEB办事器


图1:基于RR-DNS的可伸缩WEB办事器 (注:本图来自文献【9】)

有 一组WEB办事器,他们通过分布式文件系统AFS(Andrew File System)来共享所有的HTML文档。这组办事器拥有相同的域名(如),当用户根据这个域名拜候时, RR-DNS办事器会把域名轮流解析到这组办事器的差别IP地址,从而将拜候负载分到各台办事器上。

这种方法带来几个问题。第一,域名办事 器是一个分布式系统,是根据必然的层次结构组织的。当用户就域名解析请求提交给当地的域名办事器,它会因不能直接解析而向上一级域名办事器提交,上一级域 名办事器再依次向上提交,直到RR-DNS域名服器把这个域名解析到其中一台办事器的IP地址。可见,从用户到RR-DNS间存在多台域名服器,而它们都 会缓冲已解析的名字到IP地址的映射,这会导致该域名服器组下所有用户都会拜候同一WEB办事器,出现差别WEB办事器间严重的负载不服衡。为了保证在域 名办事器中域名到IP地址的映射不被长久缓冲,RR-DNS在域名到IP地址的映射上设置一个TTL(Time To Live)值,过了这一段时间,域名办事器将这个映射从缓冲中淘汰。当用户请求,它会再向上一级域名服器提交请求并进行重新影射。这就涉及到如何设置这个 TTL值,若这个值太大,在这个TTL期间,很多请求会被映射到同一台WEB办事器上,同样会导致严重的负载不服衡。若这个值太小,例如是0,会导致当地 域名办事器频繁地向RR-DNS提交请求,增加了域名解析的网络流量,同样会使RR-DNS办事器成为系统中一个新的瓶颈。

第二,用户机器 会缓冲从名字到IP地址的映射,而不受TTL值的影响,用户的拜候请求会被送到同一台WEB办事器上。由于用户拜候请求的突发性和拜候方式差别,例如有的 人拜候一下就离开了,而有的人拜候可长达几个小时,所以各台办事器间的负载仍存在倾斜(Skew)而不能控制。假设用户在每个会话中平均请求数为20,负 载最大的办事器获得的请求数额高于各办事器平均请求数的平均比率超过百分之三十。也就是说,当TTL值为0时,因为用户拜候的突发性也会存在着较严重的负 载不服衡。

第三,系统的可靠性和可维护性差。若一台办事器失效,会导致将域名解析到该办事器的用户看到办事中断,即使用户按 “Reload”按钮,也无济于事。系统办理员也不能随时地将一台办事器切出办事进行系统维护,如进行操作系统和应用软件升级,这需要修改RR-DNS服 务器中的IP地址列表,把该办事器的IP地址从中划掉,然后等上几天或者更长的时间,等所有域名服器将该域名到这台办事器的映射淘汰,和所有映射到这台服 务器的客户机不再使用该站点为止。

2.2. 基于客户端的解决方法

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