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一、企業(yè)群集應(yīng)用概述：

二、企業(yè)群集分類：

三、負載均衡群集工作模式分析：

四、負載均衡群集架構(gòu)：

五、LVS 虛擬服務(wù)器：

一、企業(yè)群集應(yīng)用概述：

在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，隨著站點對硬件性能、響應(yīng)速度、服務(wù)穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)可靠性等要求越來越高，單臺服務(wù)器遠不能滿足需求，此時就需要多臺服務(wù)器組成一個集群，但是對外仍表現(xiàn)的是一個整體，類似于一個“代表”。

群集：

• Cluster ，集群 ，群集

• 由多臺主機構(gòu)成，但對外只表現(xiàn)為一個整體

二、企業(yè)群集分類：

根據(jù)群集所針對的目標差異，可分為三種類型：

• 負載均衡群集；

• 高可用群集；

• 高性能運算群集；

（1）負載均衡集群（Load Balance Cluster）

• 以提高應(yīng)用系統(tǒng)的響應(yīng)能力、盡可能處理更多的訪問請求、減少延遲為目標，獲得高并發(fā)、高負載（LB）的整體性能；

• LB 的負載分配依賴于主節(jié)點的分流算法；

（2）高可用群集 （High Availability Cluster）

• 以提高應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性、盡可能地減少中斷時間為目標，確保服務(wù)的連續(xù)性，達到高可用（HA）的容錯效果；

• HA 的工作方式包括雙工和主從兩種模式

（3）高性能運算群集 （High Performmance Computer Cluster）

• 是以提高應(yīng)用系統(tǒng)的 CPU運算速度、擴展硬件資源和分析能力為目標，獲得相當于大型，超級計算機的高性能運算（HPC）能力；

• 高性能運算群集的高性能依賴于 “分布式運算”、 “并行計算” ，通過專用硬件和軟件將多個服務(wù)器的CPU、內(nèi)存等資源整合在一起。

三、負載均衡群集工作模式分析：

負載均衡群集是目前企業(yè)用的最多的群集類型，群集的負載均衡調(diào)度技術(shù)有三種工作模式：

1、地址轉(zhuǎn)換（NAT）

2、IP 隧道

3、直接路由

（一）、NAT模式（VS-NAT）

原理：就是把客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)包的IP頭的目的地址，在負載均衡器上換成其中一臺RS的IP地址并發(fā)至此RS來處理,RS處理完后把數(shù)據(jù)交給負載均衡器,負載均衡器再把數(shù)據(jù)包原IP地址改為自己的IP，將目的地址改為客戶端IP地址即可期間,無論是進來的流量,還是出去的流量,都必須經(jīng)過負載均衡器

優(yōu)點：集群中的物理服務(wù)器可以使用任何支持TCP/IP操作系統(tǒng)，只有負載均衡器需要一個合法的IP地址

缺點：擴展性有限。當服務(wù)器節(jié)點（普通PC服務(wù)器）增長過多時,負載均衡器將成為整個系統(tǒng)的瓶頸

因為所有的請求包和應(yīng)答包的流向都經(jīng)過負載均衡器。當服務(wù)器節(jié)點過多時

大量的數(shù)據(jù)包都交匯在負載均衡器那，速度就會變慢！

（二）、IP隧道模式（VS-TUN）

原理：首先要知道，互聯(lián)網(wǎng)上的大多Internet服務(wù)的請求包很短小，而應(yīng)答包通常很大，那么隧道模式就是，把客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)包，封裝一個新的IP頭標記(僅目的IP)發(fā)給RS，RS收到后,先把數(shù)據(jù)包的頭解開,還原數(shù)據(jù)包,處理后,直接返回給客戶端,不需要再經(jīng)過負載均衡器。注意,由于RS需要對負載均衡器發(fā)過來的數(shù)據(jù)包進行還原,所以說必須支持。

IPTUNNEL協(xié)議，所以,在RS的內(nèi)核中,必須編譯支持IPTUNNEL這個選項

優(yōu)點：負載均衡器只負責將請求包分發(fā)給后端節(jié)點服務(wù)器，而RS將應(yīng)答包直接發(fā)給用戶。所以，減少了負載均衡器的大量數(shù)據(jù)流動，負載均衡器不再是系統(tǒng)的瓶頸，就能處理很巨大的請求量。這種方式，一臺負載均衡器能夠為很多RS進行分發(fā)。而且跑在公網(wǎng)上就能進行不同地域的分發(fā)。

缺點：隧道模式的RS節(jié)點需要合法IP，這種方式需要所有的服務(wù)器支持”IP Tunneling”(IP Encapsulation)協(xié)議，服務(wù)器可能只局限在部分Linux系統(tǒng)上。

（三）、直接路由模式（VS-DR）

原理：負載均衡器和RS都使用同一個IP對外服務(wù)但只有DR對ARP請求進行響應(yīng)，所有RS對本身這個IP的ARP請求保持靜默也就是說,網(wǎng)關(guān)會把對這個服務(wù)IP的請求全部定向給DR，而DR收到數(shù)據(jù)包后根據(jù)調(diào)度算法,找出對應(yīng)的RS,把目的MAC地址改為RS的MAC（因為IP一致），并將請求分發(fā)給這臺RS這時RS收到這個數(shù)據(jù)包,處理完成之后，由于IP一致，可以直接將數(shù)據(jù)返給客戶。則等于直接從客戶端收到這個數(shù)據(jù)包無異,處理后直接返回給客戶端由于負載均衡器要對二層包頭進行改換,所以負載均衡器和RS之間必須在一個廣播域也可以簡單的理解為在同一臺交換機上。

優(yōu)點：和TUN（隧道模式）一樣，負載均衡器也只是分發(fā)請求，應(yīng)答包通過單獨的路由方法返回給客戶端，與VS-TUN相比，VS-DR這種實現(xiàn)方式不需要隧道結(jié)構(gòu)，因此可以使用大多數(shù)操作系統(tǒng)做為物理服務(wù)器。

缺點：（不能說缺點，只能說是不足）要求負載均衡器的網(wǎng)卡必須與物理網(wǎng)卡在一個物理段上。

四、負載均衡群集架構(gòu)：

第一層：負載均衡器

第二層：服務(wù)器池

第三層：共享存儲

負載均衡結(jié)構(gòu)圖：

五、LVS 虛擬服務(wù)器：

Linux Virtual Server

●針對Linux內(nèi)核的負載均衡解決方案

●1998年5月，由我國的章文嵩博士創(chuàng)建

●官方網(wǎng)站: http://www.linuxvirtualserver.org/

（1）LVS 的負載調(diào)度算法：

1、輪詢：將收到的訪問請求按照順序輪流分配給群集中的各節(jié)點（真實的服務(wù)器），均等地對待每一臺服務(wù)器，而不管服務(wù)器實際的連接數(shù)和系統(tǒng)負載。

2、加權(quán)輪詢：根據(jù)真實服務(wù)器的處理能力輪流分配收到的訪問請求，調(diào)度器可以自動查詢各節(jié)點的負載情況，并動態(tài)調(diào)整其權(quán)重；保證處理能力強的服務(wù)器承擔更多的訪問流量。

（2）LVS 負載調(diào)度算法：

1、最少連接：

根據(jù)真實服務(wù)器已建立的連接數(shù)進行分配，將收到的訪問請求優(yōu)先分配給連接最少的節(jié)點。

2、加權(quán)最少連接：

在服務(wù)器節(jié)點的性能差異較大的情況下，可以為真實服務(wù)器自動調(diào)整權(quán)重；并且權(quán)重較高的節(jié)點將承擔更大比例的活動連接負載。

（3）LVS 群集創(chuàng)建于管理 （使用 ipvsadm工具）