由两个问题引发的对GaussDB(DWS)负载均衡的思考

摘要:GaussDB(DWS)的负载均衡通过LVS+keepAlived实现。对于这种方式,需要思考的问题是,CN的返回结果是否会经过LVS,然后再返回给前端应用?如果经过LVS,那么,LVS会不会成为单点瓶颈? 带着这两个问题,我们探究一下LVS+KeepAlived的实现原理。

我们知道GaussDB(DWS)为了保证业务的连续性和高可靠性,各个组件都进行了高可用设计。

由两个问题引发的对GaussDB(DWS)负载均衡的思考

下图是应用访问GaussDB(DWS)的业务流程架构图,对于业务应用或者用户来说,他们发生请求给CN,CN解析并生成执行计划,交给DN去执行,执行后再由CN汇总将数据返回给业务用户或者业务应用。这个过程是容易理解的,本次我们重点关注的是站在CN前面的LVS+KeepAlived

现在的问题是:

CN的返回结果是否会经过LVS,然后再返回给前端应用?

如果经过LVS,那么,LVS会不会成为单点瓶颈?

由两个问题引发的对GaussDB(DWS)负载均衡的思考

带着这两个问题我们探究一下LVS和KeepAlived的原理。

LVS是什么?

LVS是Linux Virtual Server的简称,也就是Linux虚拟服务器, 是一个由章文嵩博士发起的自由软件项目,它的官方站点是。现在LVS已经是 Linux标准内核的一部分,在Linux2.4内核以前,使用LVS时必须要重新编译内核以支持LVS功能模块,但是从Linux2.4内核以后,已经完全内置了LVS的各个功能模块,无需给内核打任何补丁,可以直接使用LVS提供的各种功能。

LVS的目的是什么?

LVS主要用于服务器集群的负载均衡,拥有VIP,客户端将所有请求发送至此VIP,LVS负责将请求分发到不同的RS,客户不感知RS。其目的是提高服务器的性能,将请求均衡的转移到不同的服务器上执行,从而将一组服务器构成高性能、高可靠的虚拟服务器。

LVS的体系结构

使用LVS架设的服务器集群系统有三个部分组成:

  (1)最前端的负载均衡层,用Load Balancer表示;

  (2)中间的服务器集群层,用Server Array表示;

  (3)最底端的数据共享存储层,用Shared Storage表示;

在用户看来,所有的内部应用都是透明的,用户只是在使用一个虚拟服务器提供的高性能服务。如图:

由两个问题引发的对GaussDB(DWS)负载均衡的思考

Load Balancer层:位于整个集群系统的最前端,有一台或者多台负载调度器(Director Server)组成,LVS模块就安装在Director Server上,而Director的主要作用类似于一个路由器,它含有完成LVS功能所设定的路由表,通过这些路由表把用户的请求分发给Server Array层的应用服务器(Real Server)上。同时,在Director Server上还要安装对Real Server服务的监控模块Ldirectord,此模块用于监测各个Real Server服务的健康状况。在Real Server不可用时把它从LVS路由表中剔除,恢复时重新加入。

Server Array层:由一组实际运行应用服务的机器组成,Real Server可以是WEB服务器、MAIL服务器、FTP服务器、DNS服务器、视频服务器中的一个或者多个,每个Real Server之间通过高速的LAN或分布在各地的WAN相连接。在实际的应用中,Director Server也可以同时兼任Real Server的角色。

Shared Storage层:是为所有Real Server提供共享存储空间和内容一致性的存储区域,在物理上,一般有磁盘阵列设备组成,为了提供内容的一致性,一般可以通过NFS网络文件系统共享数据,但是NFS在繁忙的业务系统中,性能并不是很好,此时可以采用集群文件系统,例如Red hat的GFS文件系统,oracle提供的OCFS2文件系统等。

从整个LVS结构可以看出,Director Server是整个LVS的核心,目前,用于Director Server的操作系统只能是Linux和FreeBSD,linux2.6内核不用任何设置就可以支持LVS功能,而FreeBSD作为Director Server的应用还不是很多,性能也不是很好。对于Real Server,几乎可以是所有的系统平台,Linux、windows、Solaris、AIX、BSD系列都能很好的支持。

LVS的程序组成部分

LVS 由2部分程序组成,包括 ipvs 和 ipvsadm。

ipvs(ip virtual server):一段代码工作在内核空间,叫ipvs,是真正生效实现调度的代码。

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