负载均衡集群

LBC（load balancer Cluster）

（一）基本概念

定义

目的

特性

负载均衡扩展了网络设备和服务器带宽，增加吞吐量，加强网络数据处理能力。

• 不同节点之间相互独立，不共享任何硬件资源；

• 通过一定算法将客户端的访问请求分配到集群的各个节点上，充分利用每个节点的资源。

算法

• RR（轮循）
Round-Robin，从1开始到 n 结束

• WRR（加权轮循）
wight-Round-Robin，按权重比例进行调度，权重越大，负责的请求越多

• SH（源地址 hash）
实现会话绑定，保留之前建立的会话信息。将来自于同一个ip地址的请求发送给一个真实服务器。

• DH（目标地址 hash）
将同一个目标地址的请求，发送给同一个服务器节点。提高缓存命中率

原理：通过hash表记录连接状态---- active / inactive

• LC（最少连接）
将新的连接请求分配给当前连接数最少的服务器。
公式：

• WLC（加权最少连接）
最少连接的特殊模式。
公式：

• SED（最短期望延迟）
加权最少连接的特殊模式。
公式：

• NQ （永不排队）
never queue，SED 的特殊模式，当某台真实服务器连接为0时，直接分配，不计算。

• LBLC（基于局部性的最少连接）
DH 的特殊模式，既要提高缓存命中率，又要考虑连接数量。
先根据请求的目标 IP 地址寻找最近的该目标 IP 地址所有使用的服务器，如果这台服务器依然可用，并且有能力处理该请求，调度器会尽量选择相同的服务器，否则会继续选择其它可行的服务器

• LBLCR（带复制的基于局部性的最少连接）
公式：

（二）实现方式

硬件实现

e.g. F5（BigIP系列） A10（Thunder系列） radware

软件实现

e.g. DNS、LVS、Nginx、RAC、Haproxy 等

• LVS
Linux Virtual Server，名为 Linux 虚拟服务器，中国最早纳入 Linux 内核的应用层程序

• RAC
real application clusters，名为实时应用集群，是 Oracle 的负载调用软件

应用层级

负载均衡的分层结构

上图是一个典型的负载均衡集群，共三层，每层的作用如下：

• 第一层：负载调度器，这是访问整个群集系统的唯一入口，对外使用所有服务器共有的 VIP（虚拟IP）地址，也称为集群 IP 。通常会配置主、备两台调度器实现热备份。确保高可用性。

• 第二层：服务器池，集群所提供的应用服务（如 HTTP 、FTP）由服务器池承担，其中每个节点具有独立的 RIP（真实 IP）地址，只处理调度器分发过来的客户机请求，当某个节点暂时失效，负载调度器的容错机制会将其隔离，等待错误排除后在将其重新纳入服务器池。

• 第三层：共享存储，为服务器池中的所有节点提供稳定、一致的文件存取服务，确保整个群集的统一性。在 Linux/UNIX 环境中，共享存储可以使用 NAS 设备，或者提供 NFS（网络文件系统）共享服务的专用服务器。

相关笔记：

集群（三）- LBC - LVS