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    引言: Internet的快速增长使多媒体网络服务器面对的访问数量快速增加,服务器需要具备提供大量并发访问服务的能力,因此对于大负载的服务器来讲,CPU、I/O处理能力很快会成为瓶颈。
 

 

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LVS 集群系统网络核心原理分析
internet的快速增长使多媒体网络服务器面对的访问数量快速增加,服务器需要具备提供大量并发访问服务的能力,因此对于大负载的服务器来讲,cpu.i/o处理能力很快会成为瓶颈.由于单台服务器的性能总是有限的,简单的提高硬件性能并不能真正解决这个问题.为此,必须采用多服务器与负载均衡技术才能满足大量并发访问的需要.linux 虚拟服务器(linux virtual servers,lvs) 使用负载均衡技术将多台服务器组成一个虚拟服务器.它为适应快速增长的网络访问需求提供了一个负载能力易于扩展,而价格低廉的解决方案.

lvs的结构如图1所示,它由前端的负载均衡器(load balancer,lb)与后端的真实服务器(real server,rs)群组成.rs间可通过局域网或广域网连接.lvs的这种结构对用户是透明的,用户只能看见一台作为lb的虚拟服务器(virtual server),而看不到提供服务的rs群. 【程序编程相关:SP2补丁与AMD处理器冲突 出现计算机

1.lvs结构与工作原理 【推荐阅读:商务智能:近来的影响、趋势和创新

当用户的请求发往虚拟服务器,lb根据设定的包转发策略与负载均衡调度算法将用户请求转发给rs.rs再将用户请求结果返回给用户.同请求包一样,应答包的返回方式也与包转发策略有关. 【扩展信息:JSP学习笔记(一)-----概述

如图1所示

lvs的包转发策略有三种:

nat (network address translation)模式.lb收到用户请求包后,lb将请求包中虚拟服务器的ip地址转换为某个选定rs的ip地址,转发给rs;rs将应答包发给lb,lb将应答包中rs的ip转为虚拟服务器的ip地址,回送给用户.

ip隧道 (ip tunneling)模式.lb收到用户请求包后,根据ip隧道协议封装该包,然后传给某个选定的rs;rs解出请求信息,直接将应答内容传给用户.此时要求rs与lb都要支持ip隧道协议.

dr(direct routing)模式.lb收到请求包后,将请求包中目标mac地址转换为某个选定rs的mac地址后将包转发出去,rs收到请求包后 ,可直接将应答内容传给用户.此时要求lb与所有rs都必须在一个物理段内,且lb与rs群共享一个虚拟ip.

2.ipvs软件结构与实现

lvs软件的核心是运行在lb上的ipvs,它使用基于ip层的负载均衡方法.ipvs的总体结构如图2所示,它主要由ip包处理.负载均衡算法.系统配置与管理三个模块及虚拟服务器与真实服务器链表组成.

如图2所示

2.1 lvs对 ip包的处理模式

ip包处理用linux 2.4内核的netfilter框架完成.一个数据包通过netfilter框架的过程如图所示:

通俗的说,netfilter的架构就是在整个网络流程的若干位置放置了一些检测点(hook),而在每个检测点上上登记了一些处理函数进行处理(如包过滤,nat等,甚至可以是用户自定义的功能).
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