lvs模式及算法介绍

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lvs模式及算法介绍

IPVS/NAT ：即 Virtual Server via Network Address Translation,也就是网络地址翻译技术实现虚拟服务器。当用户请求到达调度器时，调度器将请求报文的目标地址（即 虚拟IP地址）改写成选定的Real Server地址，同时将报文的目标端口也改成选定的 Real Server的相应端口，最后将报文请求发送到选定的Real Server。在服务器端得到数据后，Real Server将数据返回给用户时，需要再次经过负栽调度器将报文的源地址和源端口改成虚拟IP地址和相应端口,然后把数据发送给用户，完成整个负栽调度过 程。可以看出，在NAT方式下，用户请求和响应报文都必须经过Director Server地址重写， 当用户请求越来越多时，调度器的处理能力将成为瓶颈.

rr：Round Robin # 即轮询

wrr：Weighted RR # 即加权轮询

sh：Source Hashing # 即来源IP地址hash

dh：Destination Hashing # 即目标地址hash（不常用，仅用于前端多防火墙的场景，保证防火墙的连接追踪功能有效）

lc：Least Connection

# 评判标准：Overhead=Active*256+Inactive

# Overhead最小者胜出

wlc：Weighted LC

# 评判标准：Overhead=(Active*256+Inactive)/weight

# Overhead最小者胜出

sed：Shortest Expect Delay

# 评判标准：Overhead=(Active+1)*256/weight

# Overhead最小者胜出

1、 轮询（round robin, rr),加权轮询(Weighted round robin, wrr)——新的连接请求被轮流分配至各RealServer；算法的优点是其简洁性，它无需记录当前所有连接的状态，所以它是一种无状态调度。轮叫调度 算法假设所有服务器处理性能均相同，不管服务器的当前连接数和响应速度。该算法相对简单，不适用于服务器组中处理性能不一的情况，而且当请求服务时间变化 比较大时，轮叫调度算法容易导致服务器间的负载不平衡。

2、 最少连接(least connected, lc)， 加权最少连接(weighted least connection, wlc)——新的连接请求将被分配至当前连接数最少的RealServer；最小连接调度是一种动态调度算法，它通过服务器当前所活跃的连接数来估计服务 器的负载情况。调度器需要记录各个服务器已建立连接的数目，当一个请求被调度到某台服务器，其连接数加1；当连接中止或超时，其连接数减一。

3、 基于局部性的最少链接调度（Locality-Based Least Connections Scheduling，lblc）——针对请求报文的目标IP地址的负载均衡调度，目前主要用于Cache集群系统，因为在Cache集群中客户请求报文 的目标IP地址是变化的。这里假设任何后端服务器都可以处理任一请求，算法的设计目标是在服务器的负载基本平衡情况下，将相同目标IP地址的请求调度到同 一台服务器，来提高各台服务器的访问局部性和主存Cache命中率，从而整个集群系统的处理能力。LBLC调度算法先根据请求的目标IP地址找出该目标 IP地址最近使用的服务器，若该服务器是可用的且没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器不存在，或者该服务器超载且有服务器处于其一半的工作负载，则 用“最少链接”的原则选出一个可用的服务器，将请求发送到该服务器。

4、 带复制的基于局部性最少链接调度（Locality-Based Least Connections with Replication Scheduling，lblcr）——也是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统。它与LBLC算法的不同之处是它要维护从一个 目标IP地址到一组服务器的映射，而 LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射。对于一个“热门”站点的服务请求，一台Cache 服务器可能会忙不过来处理这些请求。这时，LBLC调度算法会从所有的Cache服务器中按“最小连接”原则选出一台Cache服务器，映射该“热门”站 点到这台Cache服务器，很快这台Cache服务器也会超载，就会重复上述过程选出新的Cache服务器。这样，可能会导致该“热门”站点的映像会出现 在所有的Cache服务器上，降低了Cache服务器的使用效率。LBLCR调度算法将“热门”站点映射到一组Cache服务器（服务器集合），当该“热 门”站点的请求负载增加时，会增加集合里的Cache服务器，来处理不断增长的负载；当该“热门”站点的请求负载降低时，会减少集合里的Cache服务器 数目。这样，该“热门”站点的映像不太可能出现在所有的Cache服务器上，从而提供Cache集群系统的使用效率。LBLCR算法先根据请求的目标IP 地址找出该目标IP地址对应的服务器组；按“最小连接”原则从该服务器组中选出一台服务器，若服务器没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器超载；则按 “最小连接”原则从整个集群中选出一台服务器，将该服务器加入到服务器组中，将请求发送到该服务器。同时，当该服务器组有一段时间没有被修改，将最忙的服 务器从服务器组中删除，以降低复制的程度。

5、 目标地址散列调度（Destination Hashing，dh）算法也是针对目标IP地址的负载均衡，但它是一种静态映射算法，通过一个散列（Hash）函数将一个目标IP地址映射到一台服务 器。目标地址散列调度算法先根据请求的目标IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。

6、 源地址散列调度（Source Hashing，sh）算法正好与目标地址散列调度算法相反，它根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。它采用的散列函数与目标地址散列调度算法 的相同。除了将请求的目标IP地址换成请求的源IP地址外，它的算法流程与目标地址散列调度算法的基本相似。在实际应用中，源地址散列调度和目标地址散列 调度可以结合使用在防火墙集群中，它们可以保证整个系统的唯一出入口。

7、加权最少连接调度（Weighted Least Connections)。

“加 权最少连接调度”是“最少连接调度”的超集。每个服务节点可以用相应的权值表示其处理能力，而系统管理员可以动态地设置相应的权值，默认权值为1。加权最 小连接调 度在分新连接请求时尽可能使服务节点的已建立连接数和其权值成正比。算法： overhead=active*256+inactive/weight overhead最小值胜出；

8、sed：shorttest expect delay 最小期望延迟(改进的wlc) 算法：overhead=(active+1)*256/weight，案例：假如DFG三台机器分别权重123，连接数也分别是123.那么如果使用WLC算法的话一个新请求进入时它可能会分给DFG中的任意一个。使用sed算法后会进行这样一个运算：

D(1+1)/1

F(1+2)/2

G(1+3)/3

9、nq：nerver queue 增强改进的sed算法.如果有台real Server的连接数=0直接分配,不需要再进行sed运算