LVS集群負載平衡算法的研究.pdf

1、萬維網(wǎng)的高速發(fā)展和網(wǎng)絡帶寬的倍數(shù)增長要求網(wǎng)絡服務器系統(tǒng)具備更高的性能，以承受每秒數(shù)百萬計的點擊率，及時響應用戶的請求。通過高性能網(wǎng)絡或者局域網(wǎng)互聯(lián)的服務器集群是實現(xiàn)高性能、高可伸縮、高可用網(wǎng)絡服務的一種有效途徑。網(wǎng)絡服務器集群的關鍵是負載平衡算法，它幾乎決定了整個集群的性能，因此本文的研究主要圍繞集群的負載平衡算法展開，分析負載平衡集群系統(tǒng)結構、交換轉發(fā)技術和負載平衡算法。
　　 首先分析負載平衡集群的體系結構，按前端分配器的數(shù)

2、目將其分成三種基本結構：單前端分配器結構、多前端分配器結構和分布式集群結構，并論述了每種結構的優(yōu)缺點。其次分析負載平衡集群交換轉發(fā)技術，即集群如何實現(xiàn)轉發(fā)用戶請求分組。按照實現(xiàn)轉發(fā)位于網(wǎng)絡的哪一層來分可分為三類：Layer 4/2、Layer 4/3和Layer 7。第一種轉發(fā)技術實質就是直接路由，通過修改分組頭部的MAC地址來實現(xiàn)轉發(fā)。第二種轉發(fā)技術是網(wǎng)絡地址轉換，修改分組頭部的IP地址和端口號來實現(xiàn)轉發(fā)。第三種轉發(fā)技術是在應用層實現(xiàn)

3、轉發(fā)，包括反向代理、TCP網(wǎng)關、TCP粘合和TCP遷移，分析它們的實現(xiàn)原理，并比較了各自的優(yōu)點和不足。還有一種轉發(fā)技術是IP隧道技術，通過封裝和解封IP數(shù)據(jù)包來實現(xiàn)轉發(fā)。
　　 接著詳細分析了與內容無關的幾種負載平衡調度算法和基于內容的負載平衡算法，并給出了它們的通用算法模型。并重點討論了常用的加權輪轉法和加權最小連接法，分析了四種經(jīng)典的基于內容的負載平衡算法。
　　 在分析已有基于內容的負載平衡算法的基礎上，本文提出了

4、基于內容分類的負載平衡算法模型，模型由請求分類、調度機制和動態(tài)反饋三大部分組成。請求分類有利于提高緩存命中率，調度機制包括調度算法和交換轉發(fā)方法，動態(tài)反饋改善了集群的整體性能，有效地防止單服務器過載的問題。根據(jù)模型通過組合各種因素可以得出許多不同的負載平衡算法，有利于開闊研究的思路，也有利于發(fā)現(xiàn)新算法，并提供理論基礎的支持。
　　 作為負載平衡集群的一種實現(xiàn)技術，LVS(Linux Virtual Server)集群是使用一臺前

5、端調度器將用戶請求均衡的分配到后端服務器上，從而達到提高系統(tǒng)資源利用率，加快響應速度的目的，從而提高整個系統(tǒng)的服務性能。本文詳細剖析了LVS集群系統(tǒng)的體系結構、工作原理、負載平衡技術和調度算法，針對LVS調度算法的不足之處，提出了一種改進的動態(tài)負載平衡算法，將靜態(tài)服務器權值改變?yōu)殡S服務器負載實時變化的權值。
　　 動態(tài)負載平衡算法使用負載監(jiān)控進程收集各服務器的連接數(shù)和響應時間，根據(jù)這兩個負載參數(shù)來調整服務器的權值，簡單有效地防止