Linux服务器集群系统二LVS集群的体系结构本文主要介绍了LVS集群的体系结构。先给出LVS集群的通用体系结构并讨论了其的设计原则和相应的特点最后将LVS集群应用于建立可伸缩的Web、Media、Cache和Mail等网络服务。1.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工程和管理人才的机构才能建立和维护大型的网络服务。针对这种情形本文先给出LVS集群的通用体系结构并讨论了其的设计原则和相应的特点最后将LVS集群应用于建立可伸缩的Web、Media、Cache和Mail等网络服务。2.LVS集群的通用体系结构LVS集群采用IP负载均衡技术和基于内容请求分发技术。调度器具有很好的吞吐率将请求均衡地转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、高可用的虚拟服务器。整个服务器集群的结构对客户是透明的而且无需修改客户端和服务器端的程序。图1LVS集群的体系结构为此在设计时需要考虑系统的透明性、可伸缩性、高可用性和易管理性。一般来说LVS集群采用三层结构其体系结构如图1所示三层主要组成部分为负载调度器loadbalancer它是整个集群对外面的前端机负责将客户的请求发送到一组服务器上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。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。共享存储sharedstorage它为服务器池提供一个共享的存储区这样很容易使得服务器池拥有相同的内容提供相同的服务。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有相同的内容提供相同的服务。当客户请求到达时调度器只根据服务器负载情况和设定的调度算法从服务器池中选出一个服务器将该请求转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将完成的它的调度开销很小所以它具有很高的吞吐率。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。共享存储通常是数据库、网络文件系统或者分布式文件系统。服务器结点需要动态更新的数据一般存储在数据库系统中同时数据库会保证并发访问时数据的一致性。静态的数据可以存储在网络文件系统如NFS/CIFS中但网络文件系统的伸缩能力有限一般来说NFS/CIFS服务器只能支持36个繁忙的服务器结点。对于规模较大的集群系统可以考虑用分布式文件系统如AFS1、GFS2.3、Coda4和Intermezzo5等。分布式文件系统可为各服务器提供共享的存储区它们访问分布式文件系统就像访问本地文件系统一样同时分布式文件系统可提供良好的伸缩性和可用性。此外当不同服务器上的应用程序同时读写访问分布式文件系统上同一资源时应用程序的访问冲突需要消解才能使得资源处于一致状态。这需要一个分布式锁管理器DistributedLockManager它可能是分布式文件系统内部提供的也可能是外部的。开发者在写应用程序时可以使用分布式锁管理器来保证应用程序在不同结点上并发访问的一致性。负载调度器、服务器池和共享存储系统通过高速网络相连接如100Mbps交换网络、Myrinet和Gigabit网络等。使用高速的网络主要为避免当系统规模扩大时互联网络成为整个系统的瓶颈。GraphicMonitor是为系统管理员提供整个集群系统的监视器它可以监视系统的状态。GraphicMonitor是基于浏览器的所以无论管理员在本地还是异地都可以监测系统的状况。为了安全的原因浏览器要通过HTTPSSecureHTTP协议和身份认证后才能进行系统监测并进行系统的配置和管理。2.1.为什么使用层次的体系结构层次的体系结构可以使得层与层之间相互独立每一个层次提供不同的功能在一个层次可以重用不同的已有软件。例如调度器层提供了负载平衡、可伸缩性