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LVS集群系统的各种应用体系结构介绍

时间:2009-12-23来源:互联网 点击:

可伸缩Web服务

基于LVS的Web集群的体系结构如图2所示:第一层是负载调度器,一般采用IP负载均衡技术,可以使得整个系统有较高的吞吐率;第二层是Web服务器池,在每个结点上可以分别运行HTTP服务或HTTPS服务、或者两者都运行;第三层是共享存储,它可以是数据库,可以是网络文件系统或分布式文件系统,或者是三者的混合。集群中各结点是通过高速网络相连接的。


图2:基于LVS的Web集群
基于LVS的Web集群

对于动态页面(如PHP、JSP和ASP等),需要访问的动态数据一般存储在数据库服务器中。数据库服务运行在独立的服务器上,为所有Web服务器共享。无论同一Web服务器上多个动态页面访问同一数据,还是不同Web服务器上多个动态页面访问同一数据,数据库服务器有锁机制使得这些访问有序地进行,从而保证数据的一致性。

对于静态的页面和文件(如HTML文档和图片等),可以存储在网络文件系统或者分布式文件系统中。至于选择哪一种,看系统的规模和需求而定。通过共享的网络文件系统或者分布式文件系统,Webmaster可以看到统一的文档存储空间,维护和更新页面比较方便,对共享存储中页面的修改对所有的服务器都有效。

在这种结构下,当所有服务器结点超载时,管理员可以很快地加入新的服务器结点来处理请求,而无需将Web文档等复制到结点的本地硬盘上。

有些Web服务可能用到HTTP Cookie,它是将数据存储在客户的浏览器来追踪和标识客户的机制。使用HTTP Cookie后,来同一客户的不同连接存在相关性,这些连接必须被发送到同一Web服务器。一些Web服务使用安全的HTTPS协议,它是HTTP协议加SSL(Secure Socket Layer)协议。另有些Web服务可能使用安全的HTTPS协议,它是HTTP协议加SSL协议。当客户访问HTTPS服务(HTTPS的缺省端口为443)时,会先建立一个SSL连接,来交换对称公钥加密的证书并协商一个SSL Key,来加密以后的会话。在SSL Key的生命周期内,后续的所有HTTPS连接都使用这个SSL Key,所以同一客户的不同HTTPS连接也存在相关性。针对这些需要,IPVS调度器提供了持久服务的功能,它可以使得在设定的时间内,来自同一IP地址的不同连接会被发送到集群中同一个服务器结点,可以很好地解决客户连接的相关性问题。

可伸缩媒体服务

基于LVS的媒体集群的体系结构如图3所示:第一层是负载调度器,一般采用IP负载均衡技术,可以使得整个系统有较高的吞吐率;第二层是Web服务器池,在每个结点上可以运行相应的媒体服务;第三层是共享存储,通过网络文件系统/分布式文件系统存储媒体节目。集群中各结点是通过高速网络相连接。


图3:基于LVS的媒体集群
基于LVS的媒体集群

IPVS负载调度器一般使用直接路由方法(即VS/DR方法,将在以后文章中详细叙述),来架构媒体集群系统。调度器将媒体服务请求较均衡地分发到各个服务器上,而媒体服务器将响应数据直接返回给客户,这样可以使得整个媒体集群系统具有很好的伸缩性。

媒体服务器可以运行各种媒体服务软件。目前,LVS集群对于Real Media、Windows Media和Apple Quicktime媒体服务都有很好的支持,都有真实的系统在运行。一般来说,流媒体服务都会使用一个TCP连接(如RTSP协议:Real-Time Streaming Protocol)进行带宽的协商和流速的控制,通过UDP将流数据返回客户。这里,IPVS调度器提供功能将TCP和UDP集中考虑,保证来自同一客户的媒体TCP和UDP连接会被转发到集群中同一台媒体服务器,使得媒体服务准确无误地进行。

共享存储是媒体集群系统中最关键的问题,因为媒体文件往往非常大(一部片子需要几百兆到几千兆的存储空间),这对存储的容量和读的速度有较高的要求。对于规模较小的媒体集群系统,例如有3至6个媒体服务器结点,存储系统可以考虑用带千兆网卡的Linux服务器,使用软件RAID和日志型文件系统,再运行内核的NFS服务,会有不错的效果。对于规模较大的媒体集群系统,最好选择对文件分段(File Stripping)存储和文件缓存有较好支持的分布式文件系统;媒体文件分段存储在分布式文件系统的多个存储结点上,可以提高文件系统的性能和存储结点间的负载均衡;媒体文件在媒体服务器上自动地被缓存,可提高文件的访问速度。否则,可以考虑自己在媒体服务器上开发相应的工具,如缓存工具能定时地统计出最近的热点媒体文件,将热点文件复制到本地硬盘上,并替换缓存中的非热点文件,最后通知其他媒体服务器结点它所缓存的媒体文件以及负载情况;在媒体服务器上有应用层调度工具,它收到客户的媒体服务请求,若所请求的媒体文件缓存在本地硬盘上,则直接转给本地媒体服务进程服务,否则先考虑该文件是否被其他媒体服务器缓存;如该文件被其他服务器缓存并且该服务器不忙,则将请求转给该服务器上的媒体服务进程处理,否则直接转给本地媒体服务进程,从后端的共享存储中读出媒体文件。

共享存储的好处是媒体文件的管理人员看到统一的存储空间,使得媒体文件维护工作比较方便。当客户访问不断增加使得整个系统超载时,管理员可以很快地加入新的媒体服务器结点来处理请求。

Real公司以其高压缩比的音频视频格式、Real媒体服务器和媒体播放器RealPlayer而闻名。Real公司正在使用以上结构将由20多台服务器组成的LVS可伸缩Web和媒体集群,为其全球用户提供Web和音频视频服务。Real公司的高级技术主管声称LVS击败所有他们尝试过的商品化负载均衡产品[7]。

 

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TAG: LVS 集群 体系结构
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