由两个问题引发的对GaussDB(DWS)负载均衡的思考 (2)

ipvsadm:另外一段是工作在用户空间,叫ipvsadm,负责为ipvs内核框架编写规则,定义谁是集群服务,而谁是后端真实的服务器(Real Server)

LVS的负载均衡机制

1、 LVS是四层负载均衡,也就是说建立在OSI模型的第四层——传输层之上,传输层上有我们熟悉的TCP/UDP,LVS支持TCP/UDP的负载均衡。因为LVS是四层负载均衡,因此它相对于其它高层负载均衡的解决办法,比如DNS域名轮流解析、应用层负载的调度、客户端的调度等,它的效率是非常高的。

2、 LVS的转发主要通过修改IP地址(NAT模式,分为源地址修改SNAT和目标地址修改DNAT)、修改目标MAC(DR模式)来实现。

GaussDB(DWS)目前主要采用的是DR(Direct Routing)模式,所以,我们主要聊一聊DR模式。

下图是DR模式的一个示意图:

由两个问题引发的对GaussDB(DWS)负载均衡的思考

DR模式下需要LVS和RS集群绑定同一个VIP(RS通过将VIP绑定在loopback实现),请求由LVS接受,由真实提供服务的服务器(RealServer, RS)直接返回给用户,返回的时候不经过LVS。详细来看,一个请求过来时,LVS只需要将网络帧的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,注意此时的源IP和目标IP都没变,LVS只是做了一下移花接木。RS收到LVS转发来的包时,链路层发现MAC是自己的,到上面的网络层,发现IP也是自己的,于是这个包被合法地接受,RS感知不到前面有LVS的存在。而当RS返回响应时,只要直接向源IP(即用户的IP)返回即可,不再经过LVS。

至此,回答了我们第一个问题:

CN的返回结果是否会经过LVS,然后再返回给前端应用?

答:GaussDB(DWS)采用的是LVS的DR模式,返回时不再经过LVS。

接下来,我们看看keepAlived。

什么是keepAlived?

Keepalived顾名思义,保持存活,在网络里面就是保持在线了,也就是所谓的高可用或热备,用来防止单点故障(单点故障是指一旦某一点出现故障就会导致整个系统架构的不可用)的发生。

keepAlived的原理

Keepalived的实现基于VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol,虚拟路由器冗余协议),而VRRP是为了解决静态路由的高可用。虚拟路由器由多个VRRP路由器组成,每个VRRP路由器都有各自的IP和共同的VRID(0-255),其中一个VRRP路由器通过竞选成为MASTER,占有VIP,对外提供路由服务,其他成为BACKUP,MASTER以IP组播(组播地址:224.0.0.18)形式发送VRRP协议包,与BACKUP保持心跳连接,若MASTER不可用(或BACKUP接收不到VRRP协议包),则BACKUP通过竞选产生新的MASTER并继续对外提供路由服务,从而实现高可用。

KeepAlived与LVS的关系

1、keepalived 是 lvs 的扩展项目,是对LVS项目的扩展增强,因此它们之间具备良好的兼容性。

2、对LVS应用服务层的应用服务器集群进行状态监控:若应用服务器不可用,则keepalived将其从集群中摘除,若应用服务器恢复,则keepalived将其重新加入集群中。

3、检查LVS主备节点的健康状态,通过IP漂移,实现主备冗余的服务高可用,服务器集群共享一个虚拟IP,同一时间只有一个服务器占有虚拟IP并对外提供服务,若该服务器不可用,则虚拟IP漂移至另一台服务器并对外提供服务,解决LVS本身单点故障问题。

至此,我们可以回答第二个问题:

如果经过LVS,那么,LVS会不会成为单点瓶颈或者出现单独故障?

答:返回结果不会经过LVS,不会因为返回的数据量太大造成单独瓶颈的问题。对应请求, LVS只需要将用户请求转发给CN即可,负载很低,也不会出现单独瓶颈的问题。另外,LVS通过keepAlived实现了主备冗余,避免了单独故障。

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