IP负载均衡技术

在前面文章中,讲述了可伸缩网络服务的几种结构,它们都需要一个前端的负载调度器(或者多个进行主从备份)。我们先分析实现虚拟网络服务的主要技术,指出IP负载均衡技术是在负载调度器的实现技术中效率最高的。在已有的IP负载均衡技术中,主要有通过网络地址转换(Network Address Translation)将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器,我们称之为VS/NAT技术(Virtual Server via Network Address Translation)。在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上,我们提出了通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS /TUN(Virtual Server via IP Tunneling),和通过直接路由实现虚拟服务器的方法VS/DR(Virtual Server via Direct Routing),它们可以极大地提高系统的伸缩性。VS/NAT、VS/TUN和VS/DR技术是LVS集群中实现的三种IP负载均衡技术,我们将在文章中详细描述它们的工作原理和各自的优缺点。

在以下描述中,我们称客户的socket和服务器的socket之间的数据通讯为连接,无论它们是使用TCP还是UDP协议。下面简述当前用服务器集群实现高可伸缩、高可用网络服务的几种负载调度方法,并列举几个在这方面有代表性的研究项目。

实现虚拟服务的相关方法

在网络服务中,一端是客户程序,另一端是服务程序,在中间可能有代理程序。由此看来,可以在不同的层次上实现多台服务器的负载均衡。用集群解决网络服务性能问题的现有方法主要分为以下四类。

2.1. 基于RR-DNS的解决方法

NCSA的可伸缩的WEB服务器系统就是最早基于RR-DNS(Round-Robin Domain Name System)的原型系统[1,2]。它的结构和工作流程如下图所示:

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