Linux负载均衡集群LVS十二种调度算法

Posted 2021-06-24 白-胖-子

LVS

• Linux Virtual Server
• 1995 中国 章文嵩
• Linux内核默认组件
• 接受用户请求并转发给后端服务器由后端服务器响应请求

LVS四种工作模式

• DR 直接路由模式 替换目标地址MAC为RSMAC并转发，应答包不经过调度器
• TUN 隧道模式 利用隧道模式，在VIP外添加RIP并转发，应答包不经过调度器
• NAT 地址转换模式，将VIP替换为RIP并转发，应答包返回调度器
• FULLNAT 全部地址转换模式，把源地址替换为VIP，目标地址替换为RIP并转发，应答包返回调度器，并再次改回去发还给请求端

关于四种工作模式的详细介绍:
https://blog.csdn.net/timonium/article/details/117594756

LVS十二种调度算法

• ipvs scheduler：根据其调度时是否考虑各RS当前的负载状态
• 粗略分为两类：静态调度算法和动态调度算法
  

静态算法 4种

1. RR RoundRobin 轮询算法

• 雨露均沾 无差别按次序分配调度任务的算法

2. WRR Weighted RR 加权轮询算法

• 不同服务器设置不同权重，自定义权重，比较常用
• 权重高的就多轮几次，权重低的就少轮几次

3. SH Source Hashing 源地址哈希算法

• 实现源地址会话绑定，
• 因广域网都是NAT，所以会导部分服务器致压力过大
• 将来自于同一个IP地址的请求始终发往第一次挑中的RS，从而实现会话绑定

4. DH Destination Hashing 目标地址哈希算法

• 实现缓存功能，
• 第一次RR轮询调度至RS，后续将发往同一个目标地址的请求始终转发至第一次挑中的RS，
• 典型使用场景是正向代理缓存场景中的负载均衡,如: Web缓存

动态算法 6种

• 根据后端服务器负载情况进行调度
• Overhead-value 上头值
• 通过不同算法计算出上头值，对上头值进行比较得出谁的负载更小
• 负载小的被优先调度

1. LC least connections 最少连接算法

• 适用于长连接应用,默认调度算法
• 活动链接x256/非活动链接=上头值
• 谁活少先把任务分配给谁
  Overhead=activeconns*256+inactiveconns

2. WLC Weighted LC，加权最少连接算法

• 默认调度方法,较常用
• 在考虑负载的同时添加了服务器权重信息
• (活动链接x256/非活动链接)/权重=上头值
• 位高权重而且活少的先被分配任务，
  Overhead=(activeconns*256+inactiveconns)/weight

3. SED Shortest Expection Delay 最短期望延迟算法

• 只检查活动连接而不考虑非活动连接
• 一上来就连接高权重的RS
• （活动链接+1）/权重=上头值
• 权重一样，谁活少新任务派给谁
• 活一样多，谁权重高新任务派给谁
  Overhead=(activeconns+1)*256/weight
• 低权重RS有可能过度空闲甚至长时间无分配

4. NQ Never Queue 永不排队算法

• 第一轮均匀分配，之后再SED
• 只要有RS的连接数为0，不进行sed运算就直接把任务调度分配过去。
• 避免SED低权重无分配的问题，RS至少分一个，避免空任务情况

5. LBLC Locality-Based LC 动态DH算法

• 基于目的地址的最小连接数调度算法，实质上是DH算法的动态实现
• 根据目标地址可劲的把请求调度到RR轮询到的还没过载的RS上
• 如果被可劲造的RS过载了，用WLC算计出一台新的过来再可劲造
• 根据负载状态实现正向代理
• 例如：实现WebCache缓存服务器集群等

6. LBLCR LBLC with Replication 带复制功能LBLC算法

• 维护从一个目标 IP地址到一组服务器的映射
• 从负载重的RS复制调度到负载轻的上面，适当的解决LBLC负载不均衡的问题

用的最多的

RR,WRR,SH,LC,WLC

新增的两种基于真实服务器的调度算法

可用的真实服务器

• 需要同时满足以下条件：

1. 未过载（未设置IP_VS_DEST_F_OVERLOAD标志）
2. 真实服务器当前的活动连接数量小于其权重值
3. 权重值不为零

FO Weighted Fail Over 加权故障转移算法

• 静态算法，
• 增加了标记位，被标记的不被分配任务
• 遍历虚拟服务所关联的真实服务器链表，找到权重最高的真实服务器，进行调度。

OVF Overflow-connection 溢出连接算法

• 动态算法，
• 先可着权重高的真实服务器调度，直到负载超过权重了，调度次高的，
• 同时增加标记位，如果有标记位了就不往其上调度了
• 遍历虚拟服务相关联的真实服务器链表，找到权重值最高的可用真实服务器，进行调度。
• 基于真实服务器的活动连接数量和权重值实现。
• 将新连接调度到权重值最高的真实服务器，直到其活动连接数量超过权重值，
• 之后调度到下一个权重值最高的真实服务器。