利用lvs中的ip负载均衡技术建立可伸缩性网络服务

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1、第19卷第4期四川理工学院学报（自然科学版）Vol．19No．4JOURNALOFSICHUANUNIVERSITYOF2006年8月SCIENCE&ENGINEERING（NATURALSCIENCEEDITION）Aug．2006文章编号：1673-1549（2006）04-0081-05利用LVS中的IP负载均衡技术建立可伸缩性网络服务陈超（四川理工学院网络管理中心，四川自贡643000）摘要：从LVS的通用体系结构入手，分析了IPVS软件的工作原理，讨论了三种IP负载均衡技术；在分析网络地址转换方

2、法（VS/NAT）的缺点和网络服务的非对称性的基础上，给出了通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS/TUN，和通过直接路由实现虚拟服务器的方法VS/DR，极大地提高了系统的可伸缩性。该技术为建立和维护大型网络服务具有实际应用价值和指导意义。关键词：LVS；体系结构；负载均衡；IP隧道；可伸缩性中图分类号：TP393文献标识码：A引言在过去的十几年中，Internet从几个研究机构相连为信息共享的网络发展成为拥有大量应用和服务的全球性网络，它正成为人们生活中不可缺少的一部分。虽然Internet发展速度很快，

3、但建设和维护大型网络服务依然是一项挑战性的任务，因为系统必须是高性能的、高可靠的，尤其当访问负载不断增长时，系统必须能被扩展来满足不断增长的性能需求。由于缺少建立可伸缩网络服务的框架和设计方法，这意味着只有拥有非常出色的工程和管理人才的机构才能建立和维护大型的网络服务。在LVS的已有IP负载均衡技术中，主要有通过网络地址转换（NetworkAddressTranslation）将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器，我们称之为VS/NAT技术（VirtualServerviaNetworkAdd

4、ressTranslation）。在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上，我们提出了通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS/TUN（VirtualServerviaIPTunneling），和通过直接路由实现虚拟服务器的方法VS/DR（VirtualServerviaDirectRouting），它们可以极大地提高系统的伸缩性。1LVS的通用体系结构LVS集群采用IP负载均衡技术和基于内容请求分UserGraphicMonitor发技术。调度器具有很好的吞吐率，将请求均衡地转Internet/

5、Intranet移到不同的服务器上执行，且调度器自动屏蔽掉服务器的故障，从而将一组服务器构成一个高性能的、高DatabaseheartbeatRealServer1可用的虚拟服务器。整个服务器集群的结构对客户是RequestsLoadBalancerNetwork透明的，而且无需修改客户端和服务器端的程序。为FileSystemRealServer2此，在设计时需要考虑系统的透明性、可伸缩性、高DistributedFileSystemBackup可用性和易管理性。一般来说，LVS集群采用三层结构，其通用

6、的体系结构如图1所示：RealServern负载调度器（loadbalancer）：它是整个集群对外LoadBalancerServerClusterStorage面的前端机，负责将客户的请求发送到一组服务器上图1LVS集群的通用体系结构图1LVS集群的通用体系结构执行，而客户认为服务是来自一个IP地址（我们可称之为虚拟IP地址）上的。调度器是服务器集群系统的唯一入口点（SingleEntryPoint），它可以采用IP负载均衡技术、基于内容请求分发技术或者两者相结合。在IP负载均衡技术中，需要服务器池拥

7、有收稿日期：2006-01-15作者简介：陈超（1980-），男，四川资中人，助教，主要从事计算机网络安全、管理及科研方面的研究。82四川理工学院学报（自然科学版）2006年8月相同的内容提供相同的服务。当客户请求到达时，发到选出的服务器，并记录这个调度；当这个请求的其他报文到达，也会被转发到前面选出的服务器。在基于内容请求分发技术中，服务器可以提供不同的服务，当客户请求到达时，调度器可根据请求的内容选择服务器执行请求。因为所有的操作都是在Linux操作系统核心空间中完成的，它的调度开销很小，所以它具有很

8、高的吞吐率。服务器池（Serverpool）：是一组真正执行客户请求的服务器，执行的服务有WEB、MAIL、FTP和DNS等。服务器池的结点数目是可变的。当整个系统收到的负载超过目前所有结点的处理能力时，可以在服务器池中增加服务器来满足不断增长的请求负载。对大多数网络服务来说，请求间不存在很强的相关性，请求可以在不同的结点上并行执行，所以整个系统的性能基本上可以随着服务器池的结点数目增加而线性增长。共享存储（Sharedsto