
负载均衡技术在现代网络架构中扮演着至关重要的角色,它通过分配网络流量到多个服务器上,确保了服务的高可用性、稳定性和高效性,本文将详细介绍负载均衡的四种主要模式及其常用的调度算法,并通过表格形式对比这些模式的特点。
一、负载均衡的四种模式
1、DR模式(Direct Routing):
请求由LVS接受,由真实提供服务的服务器直接返回给用户,返回时不经过LVS。
LVS只需将网络帧的MAC地址修改为某一台RS的MAC,该包就会被转发到相应的RS处理。
性能最好,但要求LVS与RS在同一VLAN内。
2、NAT模式(Network Address Translation):
网络报的进出都要经过LVS的处理,LVS作为RS的网关。

当包到达LVS时,LVS做目标地址转换DNAT,将目标IP改为RS的IP。
RS处理完,返回响应时,源IP是RS IP,目标IP是客户端的IP。
LVS会做源地址转换SNAT,将包的源地址改为VIP。
3、TUN模式(IP Tunneling):
不常用,本文未详细描述其工作原理。
4、Full-NAT模式:
解决DR和NAT模式中LVS与RS必须在同一VLAN的问题。

在包从LVS转到RS的过程中,源地址从客户端IP被替换成LVS的内网IP。
RS处理完接受到的包后,返回时将这个包返回给LVS的内网IP。
LVS收到包后,把RS发来的包中的目标地址从LVS的内网IP改为客户端的IP。
二、负载均衡的调度算法
1、轮叫调度(Round Robin, RR):
调度器通过外部请求的顺序轮流分配到集群中的真实服务器上,对每台服务器都是均等的。
不考虑服务器上实际的连接数和系统负载,可能导致某些服务器处理请求慢,系统负载增大。
2、加权轮叫(Weighted Round Robin, WRR):
根据真实服务器的不同处理能力来分配访问请求,保证服务器的处理能力。
3、最少连接(Least Connections, LC):
自动将访问请求分配到已建立连接最少的服务器上,适用于集群中每台服务器的性能差不多的情况。
4、加权最少连接(Weighted Least Connections, WLC):
主要用于集群中服务器性能差异大的情况下,优化负载性能,具有较高权值的服务器可以承受较大的活动连接。
5、基于局部性的最少连接(Locality-Based Least Connections, LBLC):
针对目标IP地址的负载均衡,将请求的目标IP地址找到离其最近的服务器进行使用。
6、带复制的基于局部性的最少连接(Locality-Based Least Connections with Replication, LBLCR):
针对目标IP地址的负载均衡,根据请求的目标IP地址找出该地址对应的服务器,如果服务器不存在或满载,则继续寻找下一个服务器。
7、目标地址散列(Destination Hashing, DH):
根据请求的目标IP地址从静态分配的散列表中超出对应的服务器,如果找到可用的服务器且没有满载,则返回该服务器;否则返回空。
8、源地址散列(Source Hashing, SH):
根据请求的源IP地址从静态分配的散列表中超出对应的服务器,如果找到可用的服务器且没有满载,则返回该服务器;否则返回空。
三、表格对比四种模式特点
模式 | 是否跨VLAN | 是否需要修改源地址 | 是否需要修改目标地址 | 性能 | 备注 |
DR | 否 | 否 | 否 | 最好 | 要求LVS与RS在同一VLAN内 |
NAT | 否 | 是 | 是 | 较好 | LVS作为RS的网关 |
TUN | 不常用 | ||||
Full-NAT | 是 | 是 | 是 | 较好 | 解决跨VLAN问题 |
四、FAQs
Q1: DR模式为什么性能最好?
A1: DR模式下,LVS只需将网络帧的MAC地址修改为某一台RS的MAC,该包就会被转发到相应的RS处理,而RS处理完后直接返回给用户,无需再经过LVS,这种直接路由的方式减少了数据包在LVS和RS之间的传输次数,从而提高了性能。
Q2: NAT模式与Full-NAT模式有何区别?
A2: NAT模式要求LVS与RS在同一VLAN内,而Full-NAT模式解决了跨VLAN的问题,在Full-NAT模式下,LVS在将包转发给RS之前,会将源地址从客户端IP替换为LVS的内网IP;而在RS返回响应时,LVS会将目标地址从LVS的内网IP改回客户端的IP,这种机制使得LVS和RS可以部署在不同的VLAN上,提高了部署的灵活性。
负载均衡技术及其多种模式和调度算法为构建高效、稳定的网络服务提供了强有力的支持,在实际应用中,需要根据具体场景和需求选择合适的模式和算法,以实现最佳的负载均衡效果。
到此,以上就是小编对于“负载均衡及其四种模式和调度算法”的问题就介绍到这了,希望介绍的几点解答对大家有用,有任何问题和不懂的,欢迎各位朋友在评论区讨论,给我留言。
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