负载均衡群集是目前企业用得最多的群集类型，通过主节点负载调度器(Director)，使用特定的分流算法，将来自客户机的访问请求分担给多个服务器节点共同处理，从而缓解整个系统的负载压力，响应更多请求；群集的负载调度技术，可以基于IP、端口、内容等进行分发，其中基于IP的负载调度是效率最高的。基于IP的负载均衡模式中，常见的有地址转换、IP隧道和直接路由三种工作模式。

　　三种工作模式中，NAT方式只需要一个公网IP地址，从而成为最易用的一种负载均衡模式，安全性也比较好，许多硬件负载均衡设备就是采用这种方式；相比较而言，DR模式和TUN模式的负载能力更加强大、适用范围更广，但节点的安全性要差一些，因为这两种模式是节点直接回应客户端，会暴露IP，而NAT模式节点回应客户端要走Director。TUN和DR的区别在于，DR模式的负载调度器和节点放在同一个网络里，而TUN模式的节点可以位于不同地域，实现异地容灾。

一、负载均衡群集工作模式

（1）地址转换，简称NAT模式；类似于防火墙的私有网络结构，Director作为所有服务器节点的网关，即作为客户机的访问入口，也是各节点回应客户机的访问出口。服务器节点使用私有IP地址，与Director位于同一个物理网络，安全性要优于其他两种方式。

（2）IP隧道，简称TUN模式；采用开放式的网络结构，Director仅作为客户机的访问入口，各节点通过各自的Internet连接直接回应客户机，而不再经过Director。服务器节点分散在互联网中的不同位置，具有独立的公网IP地址，通过专用IP隧道与Director相互通信。

（3）直接路由，简称DR模式；采用半开放式的网络结构，与YUN模式的结构类似，但各节点并不是分散在各地，而是与Director位于同一个物理网络。Director与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道。

二、负载均衡群集基本架构

　　负载均衡群集中，包括三个基本层次的组件：

（1）前端只有有一个负载调度器（load Balancer，或称为Director）负责响应并按照某种算法来分发来自客户机的访问请求

（2）后端由大量真实服务器（Real Server）构成服务器池（Server Pool），提供实际的应用服务，整个群集的伸缩性通过增加、删除服务器节点来完成，而这些过程对客户机是透明的

（3）为了保持服务的一致性，所有节点使用共享存储设备

　　三个层次组件功能阐述：

（1）负载调度器

　　这是访问整个群集系统的唯一入口，对外使用所有服务器共有的VIP（Virtual IP，虚拟IP）地址，也称为群集IP地址，对内与服务器池连接的IP地址叫做DIP；通常会配置主、备两台调度器实现热备份，当主调度器失效以后平滑替换至备用调度器，确保高可用性。

（2）服务器池

　　群集所提供的应用服务（如HTTP、FTP）由服务器池承担，其中的每个节点具有独立RIP(Real IP, 真实IP)地址，只处理调度器分发过来的客户机请求，当某个节点暂时失效时，负载调度器的容错机制会将其隔离，等待错误排除以后再重新纳入服务器池。

（3）共享存储

　　为服务器中的所有节点提供稳定、一致的文件存取服务，确保整个群集的统一性。在LInux/UNIX环境中，共享存储可以使用NAS设备，或者提供NFS（网络文件系统）共享服务的专用服务器。

三、负载均衡群集调度算法

　　我们以LVS（Linux Virtual Server）为例，来研究一下负载均衡群集的几种常见调度算法

（1）轮询（Round Robin）：将受到的访问请求按照顺序轮流分配给群集中的各节点（真实服务器），均等地对待每一台服务器，而不管服务器实际的连接数和系统负载

（2）加权轮询（Weighted Round Robin）：根据真实服务器的处理能力轮流分配受收到的访问请求，调度器可以自动查询各节点的负载情况，并动态调整其权重。这样可以保证处理能力强的服务器承担更多的访问流量。

（3）最少连接（Least Connections）：根据真实服务器已建立的连接数进行分配，将收到的访问请求优先分配给连接数最少的节点。如果所有服务器节点性能相近，采用这种方式可以更好地均衡负载。

（4）加权最少连接（Weidghted Least Connections）：还是以连接数为准，意思就是在连接数相同的情况下，并且在服务器节点的性能差异较大的情况下，可以为真实服务器自动调整权重，权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载

负载均衡群集LB