Linux服務器集群系統(tǒng)之LVS集群的體系結構

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1、Linux服務器集群系統(tǒng)之LVS集群的體系結構Linux集群系統(tǒng)是當代許多公司采用的解決方案,Linux服務器集群通過多臺機器連接起來,處理復雜的問題??梢詫⑼瑯嫽蛘弋悩嫷挠嬎銠C連接起來,協(xié)同完成特定的任務。這樣就構成了集群。LVS是Linuxvirtualserver的縮寫,他的意思是Linux虛擬機服務。本文主要介紹的是基于Linux下的集群系統(tǒng)。LVS集群采用TP負載均衡技術和基于內容請求分發(fā)技術。調度器具冇很好的吞吐率,將請求均衡地轉移到不同的服務器上執(zhí)行,且調度器自動屏蔽掉服務器的故障,從而將一組服務器構成一個高性能的、高可用的虛擬服務器。整個服務器集群的結構對客戶是透明的,而且

2、無需修改客戶端和服務器端的程序。圖1:LVS集群的體系結構RealServer1RealServer2RealServerNServerClusterLoadBalancerStorage為此,在設計時需要考慮系統(tǒng)的透明性、可伸縮性、高可用性和易管理性。一般來說,LVS集群采用三層結構,其體系結構如圖1所示,三層主要組成部分為:負載調度器(loadbalancer),它是整個集群對外面的前端機,負責將客戶的請求發(fā)送到一組服務器上執(zhí)行,而客戶認為服務是來口一個IP地址(我們可稱之為虛擬IP地址)上的。服務器池(serverpool),是一組真正執(zhí)行客戶請求的服務器,執(zhí)行的服務有WEB.MAI

3、L.FTP和DNS等。共享存儲(sharedstorage),它為服務器池捉供一個共享的存儲區(qū),這樣很容易使得服務器池擁有相同的內容,提供相同的服務。調度器是服務器集群系統(tǒng)的唯一入口點(SingleEntryPoint),它町以采用IP負載均衡技術、基于內容請求分發(fā)技術或者兩者相結合。在IP負載均衡技術中,需要服務器池擁有相同的內容提供相同的服務。肖客戶請求到達時,調度器只根據(jù)服務器負載情況和設定的調度算法從服務器池中選出一個服務器,將該請求轉發(fā)到選出的服務器,并記錄這個調度;當這個請求的其他報文到達,也會被轉發(fā)到前面選出的服務器。在基于內容請求分發(fā)技術中,服務器對以提供不同的服務,肖弄戶

4、請求到達時,調度器可根據(jù)請求的內容選擇服務器執(zhí)行請求。因為所有的操作都是在Linux操作系統(tǒng)核心空間中將完成的,它的調度開銷很小,所以它具有很高的吞吐率。服務器池的結點數(shù)冃是對變的。當整個系統(tǒng)收到的負載超過冃前所有結點的處理能力時,對以在服務器池中增加服務器來滿足不斷增長的請求負載。對大多數(shù)網(wǎng)絡服務來說,請求間不存在很強的相關性,請求川以在不同的結點匕并行執(zhí)行,所以整個系統(tǒng)的性能基本上對以隨著服務器池的結點數(shù)目增加而線性增長。共享存儲通常是數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡文件系統(tǒng)或者分布式文件系統(tǒng)。服務器結點需要動態(tài)更新的數(shù)據(jù)一般存儲在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中,同時數(shù)據(jù)庫會保證并發(fā)訪問時數(shù)據(jù)的一致性。靜態(tài)的數(shù)據(jù)對以存儲在

5、網(wǎng)絡文件系統(tǒng)(如NFS/CIFS)中,但網(wǎng)絡文件系統(tǒng)的伸縮能力有限,一般來說,NFS/CIFS服務器只能支持3~6個繁忙的服務器結點。對于規(guī)模較大的集群系統(tǒng),對以考慮用分布式文件系統(tǒng),如AFS[1]、GFS[2.3]、Coda[4]和Intermezzo[5]等。分布式文件系統(tǒng)對為各服務器提供共享的存儲區(qū),它們訪問分布式文件系統(tǒng)就像訪問本地文件系統(tǒng)一樣,同時分布式文件系統(tǒng)對提供良好的伸縮性和對用性。此外,當不同服務器上的應用程序同時讀寫訪問分布式文件系統(tǒng)上同一資源時,應用程序的訪問沖突需要消解才能使得資源處于一致狀態(tài)。這需要一個分布式鎖管理器(DistributedLockManager)

6、,它可能是分布式文件系統(tǒng)內部提供的,也可能是外部的。開發(fā)者在寫應用程序時,對以使用分布式鎖管理器來保證應用程序在不同結點上并發(fā)訪問的一致性。負載調度器、服務器池和共享存儲系統(tǒng)通過髙速網(wǎng)絡相連接,如100Mbps交換網(wǎng)絡、Myrinet和Gigabit網(wǎng)絡等。使用高速的網(wǎng)絡,主要為避免當系統(tǒng)規(guī)模擴大時互聯(lián)網(wǎng)絡成為整個系統(tǒng)的瓶頸。GraphicMonitor是為系統(tǒng)管理員提供整個集群系統(tǒng)的監(jiān)視器,它可以監(jiān)視系統(tǒng)的狀態(tài)。GraphicMonitor是基于瀏覽器的,所以無論管理員在本地還是異地都可以監(jiān)測系統(tǒng)的狀況。為了安全的原因,瀏覽器要通過HTTPS(SecureHTTP)協(xié)議和身份認證后,才能

7、進行系統(tǒng)監(jiān)測,并進行系統(tǒng)的配置和管理。1.為什么使用層次的體系結構層次的體系結構可以使得層與層之間相互獨立,每一個層次提供不同的功能,在一個層次可以重用不同的己有軟件。例如,調度器層提供了負載平衡、對伸縮性和高可用性等,在服務器層可以運行不同的網(wǎng)絡服務,如Web、CacheMa訂和Media等,來提供不同的可伸縮網(wǎng)絡服務。明確的功能劃分和清晰的層次結構使得系統(tǒng)容易建設,以后整個系統(tǒng)容易維護,而且系統(tǒng)的性能容易被擴展。2.

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