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3.1、负载调度器(Load Balancer或Director)
如今，在各种互联网应用中，随着站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求也越来越高，单台服务器也将难以无法承受所有的访问需求。
集群、群集
有多台主机构成，单对外，只表现为一个整体，只提供一个访问入口(域名或IP)，相当于一台大型计算机。
向上扩展，增强，性能更强的计算机运行同样的服务
向外扩展，增加设备，并行地运行多个服务调度分配问题
随着计算机性能的增长，其价格会成倍增长。
单台计算机的性能是有上限的，不可能无限制地垂直扩展，多核CPU意味着即使是单台计算机也可以并行地。那么，为什么不一开始就并行化技术。
使用加个昂贵的小型机，大型机。
使用多台相对廉价的普通服务器构建服务群集。
通过整合多台服务器，使用LVS来达到服务器高可用和负载均衡，并于同一个IP地址对外提供相同的服务。
这就是企业中常用的一种群集技术--LVS（linux Virtual Server，Linux虚拟服务器）
根据集群针对的目标差异，可分为三种
负载均衡集群
高可用集群
高性能集群
提高应用系统的响应能力、尽可能处理更多的访问请求、减少延迟为目标，获得高并发、高负载(LB)的整体性能。
LB的负载分配依赖于主节点的分流算法，将来自客户机的访问请求分担给多个服务器节点，从而缓解整个系统的负载
提高应用系统的可靠性、尽可能地减少中断时间，确保服务地连续性，达到高可用（HA）的容错效果。
HA的工作方式包括双工和主从两种模式，双工即所有节点同时在线；主从则只有主节点在线，但当出现故障时从节点能自动切换为主节点。
例如：“故障切换”、“双机热备” 等。
以提高应用系统的CPU运算速度，扩展硬件资源和分析能力为目标，获得相当于大型，超级计算机的高性能运算（HPC）能力。
高性能依赖于“分布式运算”、“并行运算”，通过专用硬件和软件将多个服务的CPU、内存等资源整合在一起，实现只有大型、超级计算机才具备的计算能力。例如“云计算”、“网络计算”等
负载均衡的结构
第一层：负载调度器(Load Balancer或Director)
第二层：服务器池(Server Pool)
第三层：共享存储(Share Storage)
访问整个集群系统的唯一入口，对外使用所有服务器共有的VIP地址，也称为集群IP地址。通常会配置主、备两台调度器实现热备份，当主调度器失效以后能够平滑替换至备用调度器，确保高可用性。
集群所提供的应用服务，由服务器池承担，其中每个节点具有独立的RIP地址(真实IP)，只处理调度器分发过来的客户机请求。当某个接待你暂时失效时，负载调度器的容错机制会将其隔离，等待错误被排除以后再重新纳入服务器池。
为服务器中所有节点提供稳定、一致的文件存取服务，确保整个集群的统一性共享存储可以使用NAS设备，或者提供NFS共享服务的专用服务器。
负载均衡集群是目前企业用得最多得集群类型
集群得负载均衡调度有3种工作模式
地址转换（NAT模式）
IP隧道(TUN模式)
直接路由（DR模式）
Network Address Translation，简称NAT模式
类似于防火墙的私有网络结构，负载调度器作为所有服务器节点的网关，即作为客户机的访问入口，也是各节点回应客户机的访问出口
服务器节点使用私有IP地址，与负载调度器位于同一个物理网络，安全性要优于其他两种方式
IP Tunnel,简称TUN模式
采用开放式的网络结构，负载调度器仅作为客户机的访问入口，各节点通过各自的Internet连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器
服务器节点分散在互联网中的不同位置,具有独立的公网IP地址，通过专用IP隧道与负载调度器相互通信
Direct Routing，简称DR模式
采用半开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，但各节点并不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络
- NAT模式：只需要一个公网IP地址，是最易用得一种负载均衡模式，安全性较好
- TUN模式和DR模式：负载能力强大，使用范围广，节点安全性较差
LVS 实际上相当于基于IP地址的虚拟化应用， 为基于IP地址和内容请求分发的负载均衡提出了一种高效的解决方法
使用 LVS 可以达到的技术目标是：通过 LVS 达到的负载均衡技术和 Linux 操作系统实现一个高性能高可用的 Linux 服务器集群，具有良好的可靠性、可扩展性和可操作性。从而以低廉的成本实现最优的性能。LVS 是一个实现负载均衡集群的开源软件项目，LVS 架构从逻辑上可分为调度层、Server 集群层和共享存储层。
ipvs(ip virtual server)：LVS 是基于内核态的 netfilter 框架实现的 IPVS功能，工作在内核态。用户配置 VIP 等相关信息并传递到 IPVS 就需要用到 ipvsadm 工具。
ipvsadm：ipvsadm 是 LVS 用户态的配套工具，可以实现 VIP 和 RS 的增删改查功能，是基于 netlink 或 raw socket 方式与内核 LVS 进行通信的，如果 LVS 类比于 netfilter，那 ipvsadm 就是类似iptables 工具的地位。
主要用于多服务器的负载均衡；
工作在网络层，可实现高性能，高可用的服务器集群技术；
廉价，可把许多低性能的服务器组合在一起形成一个超级服务器；
易用，配置简单，有多种负载均衡的方法；
稳定可靠，即使在集群的服务器中某台服务器无法正常工作，也不影响整体效果；
可扩展性好；
LVS 比 Nginx 具有更强的抗负载能力，性能高，对内存和 CPU 资源消耗较低；
LVS 工作在网络层，具体流量由操作系统内核进行处理，Nginx 工作在应用层，可针对 HTTP 应用实施一些分流策略；
LVS 安装配置较复杂，网络依赖性大，稳定性高。Nginx 安装配置较简单，网络依赖性小；
LVS 不支持正则匹配处理，无法实现动静分离效果。Nginx 可实现这方面的功能；
LVS 适用的协议范围广。Nginx 仅支持 HTTP、HTTPS、Email 协议，适用范围小；
Nginx ：支持 4 层 / 7 层负载均衡，支持 HTTP、E-mail 协议；
LVS ：纯 4 层负载均衡，运行在内核态，性能是软件负载均衡中最高的；
HAproxy ：是 7 层负载均衡软件，支持 7 层规则的设置，性能也不错；
优点：
简单、灵活、便宜（直接在 Linux 操作系统上安装上述所使用的软件负载均衡，部署及维护较简单，
4 层 和 7 层负载均衡可根据业务进行选择也可根据业务特点，比较方便进行扩展及定制功能）；
1、轮询(Round Robin)
将收到的访问请求按照顺序轮流分配给群集中的各节点(真实服务器) ,均等地对待每一台服务器 ，而不管服务器实际的连接数和系统负载
2、加权轮询 (Weighted Round Robin)
根据调度器设置的权重值来分发请求，权重值高的节点优先获得任务，分配的请求数越多
保证性能强的服务器承担更多的访问流量
3、最少连接 (Least Connections )
根据真实服务器已建立的连接数进行分配，将收到的访问请求优先分配给连接数最少的节点
4、加权最少连接(Weighted L east Connections )
在服务器节点的性能差异较大时，可以为真实服务器自动调整权重
性能较高的节点将承担更大比例的活动连接负载
- DS(Director Server) 前端负载均衡节点服务器
- RS(Real Server) 后端真实服务器
- CIP(Client IP) 客户端 IP 地址
- VIP (Virtual IP) 负载均衡对外提供访问的 IP 地址，一般负载均衡 IP 都会通过 Virtual IP 实现高可用
- RIP (RealServer IP) 负载均衡后端的真实服务器 IP 地址
- DIP 负载均衡与后端服务器通信的 IP 地址
- CMAC 客户端 MAC 地址，LVS 连接的路由器的 MAC 地址
- VMAC 负载均衡 LVS 的 VIP 对应的 MAC 地址
- DMAC 负载均衡 LVS 的 DIP 对应的 MAC 地址
- RMAC 后端真实服务器的 RIP 地址对应的 MAC 地址
- 选项 功能
- -A 添加虚拟服务器
- -D 删除整个虚拟服务器
- -s 指定负载调度算法（轮询：rr、加权轮询：wrr、最少连接：lc、加权最少连接：wlc）
- -a 表示添加真实服务器（节点服务器）
- -d 删除某一个节点
- -t 指定 VIP地址及 TCP端口
- -r 指定 RIP地址及 TCP端口
- -m 表示使用 NAT群集模式
- -g 表示使用 DR模式
- -i 表示使用 TUN模式
- -w 设置权重（权重为 0 时表示暂停节点）
- -p 60 表示保持长连接60秒
- -l 列表查看 LVS 虚拟服务器（默认为查看所有）
- -n 以数字形式显示地址、端口等信息，常与“-l”选项组合使用。ipvsadm -lnjiu