Lvs+keepalived+nginx+php的session 保持的算法

●什么是会话保持，有什么作用

会话保持是指在负载均衡器上有一种机制，在作负载均衡的同时，还保证同一用户相关连的访问请求会被分配到同一台服务器上。

会话保持有什么作用呢，举例说明一下

如果有一个用户访问请求被分配到服务器A，并且在服务器A登录了，并且在很短的时间，这个用户又发出了一个请求，如果没有会话保持功能的话，这个用户的请求很有可能会被分配到服务器B去，这个时候在服务器B上是没有登录的，所以你要重新登录，但是用户并不知道自己的请求被分配到了哪里，用户的感觉就是登录了，怎么又要登录，用户体验很不好。

 

●nginx 的 upstream目前支持 4 种方式的分配
1)、轮询（默认）
      每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器down掉，能自动剔除。
2)、weight
      指定轮询几率，weight和访问比率成正比，用于后端服务器性能不均的情况。
2)、ip_hash
      每个请求按访问ip的hash结果分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器，可以解决session的问题。  
3)、fair（第三方）

      按后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。

4)、url_hash（第三方）

 

● 服务器负载均衡算法有很多，包括轮循算法、最少连接算法、响应时间算法、散列算法、最少连接失误算法，链路带宽算法等等。

非持续性算法：

     一个客户端的不同的请求可能被分配到一个实际服务组中的不同的实服务器上进行处理。主要有轮循算法、最少连接算法、响应速度算法等。

1>轮循算法（Round Robin）：

说明：每一次来自网络的请求轮流分配给内部中的每台服务器，从1至N然后重新开始。

举例：此种均衡算法适合于服务器组中的所有服务器都有相同的软硬件配置并且平均服务请求相对均衡的情况；

 

2>最少连接算法（Least Connection）：

说明： 客户端的每一次请求服务在服务器停留的时间都可能会有较大的差异，随着工作时间的加长，如果采用简单的轮循或随机均衡算法，每一台服务器上的连接进程可能会产生极大的不同，这样的结果并不会达到真正的负载均衡。最少连接数均衡算法对内部中有负载的每一台服务器都有一个数据记录，记录的内容是当前该服务器正在处理的连接数量，当有新的服务连接请求时，将把当前请求分配给连接数最少的服务器，使均衡更加符合实际情况，负载更加均衡。

举例：此种均衡算法适合长时间处理的请求服务。

 

3>响应速度算法（Response Time）：

说明： 负载均衡设备对内部各服务器发出一个探测请求（例如Ping），然后根据内部中各服务器对探测请求的最快响应时间来决定哪一台服务器来响应客户端的服务请求。

举例:   

此种均衡算法能较好地反映服务器的当前运行状态，但最快响应时间仅仅指的是负载均衡设备与服务器间的最快响应时间，而不是客户端与服务器间的最快响应时间。

 

持续性算法：

     从一个特定的客户端发出的请求都被分配到一个实服务组中的同一个实服务器上进行处理。主要包括：

A．基于IP的算法

－Persistent IP (pi)：基于用户IP地址来选择服务器。

－Hash IP (hi) ：基于用户IP地址的HASH值，来选择服务器

－Consistent Hash IP (chi)：

B．基于报头/请求的算法

－Hash Header (hh)：基于用户请求报中HTTP报头来选择服务器；

－Persistent Hostname (ph) ：基于用户请求报中HTTP报头的Hostname的HASH值，来选择服务器；

－Persistent URL (pu)：基于对URI Tag 和值的静态对应关系来选择服务器。

－SSL Session ID (sslsid)：基于SSL会话ID来选择服务器。

C．基于Cookie的算法

－Persistent Cookie (pc) ： 选择服务器基于用户请求包用Cookie Name / Value 的静态对应关系；

－Hash Cookie (hc) ：选择服务器基于用户请求包用Cookie Name / Value 的Hash 值对应关系；

－Insert Cookie (ic) ：选择服务器基于负载均衡器 向服务器响应包中插入Cookie；

－Re-write Cookie (rc)：选择服务器基于负载均衡器向服务器响应包中重写Cookie值。（必须为重写指定Cookie值的偏移量）

● 通过KeepAlived 来实现Nginx 负载均衡的双机热备。正常情况下，两台Nginx 负载均衡服务器全部处于活动状态，对外提供服务。通过两台服务器之间的互相检测机制，当主服务器上的检测程序发现自身的Nginx 无法访问时，停止绑定虚拟IP，改由备用服务器绑定虚拟IP，同时由主服务器给网关发送Arping 包，保证了网关上IP、MAC 地址对应关系能够马上更改，能够做到强行接管虚拟IP。

 

●LVS[F5]负载均衡的八种调度算法

负载均衡算法1.轮叫调度(Round Robin)

调度器通过“轮叫"调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上,它均等地对待每一台服务器,而不管服务器上实际的连接数和系统负载｡

负载均衡算法2.加权轮叫(Weighted Round Robin)

调度器通过“加权轮叫"调度算法根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求｡这样可以保证处理能力强的服务器能处理更多的访问流量｡调度器可以自动问询真实服务器的负载情况,并动态地调整其权值｡

负载均衡算法3.最少链接(Least Connections)

调度器通过“最少连接"调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上｡如果集群系统的真实服务器具有相近的系统性能,采用“最小连接"调度算法可以较好地均衡负载｡

负载均衡算法4.加权最少链接(Weighted Least Connections)

在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下,调度器采用“加权最少链接"调度算法优化负载均衡性能,具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载｡调度器可以自动问询真实服务器的负载情况,并动态地调整其权值｡

负载均衡算法5.基于局部性的最少链接(Locality-Based Least Connections)

“基于局部性的最少链接"调度算法是针对目标IP地址的负载均衡,目前主要用于Cache集群系统｡该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址最近使用的服务器,若该服务器是可用的且没有超载,将请求发送到该服务器;若服务器不存在,或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载,则用“最少链接"的原则选出一个可用的服务器,将请求发送到该服务器｡

负载均衡算法6.带复制的基于局部性最少链接(Locality-Based Least Connections with Replication)

“带复制的基于局部性最少链接"调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡,目前主要用于Cache集群系统｡它与LBLC算法的不同之处是它要维护从一个目标IP地址到一组服务器的映射,而LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射｡该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务器组,按“最小连接"原则从服务器组中选出一台服务器,若服务器没有超载,将请求发送到该服务器;若服务器超载,则按“最小连接"原则从这个集群中选出一台服务器,将该服务器加入到服务器组中,将请求发送到该服务器｡同时,当该服务器组有一段时间没有被修改,将最忙的服务器从服务器组中删除,以降低复制的程度｡

负载均衡算法7.目标地址散列(Destination Hashing)

“目标地址散列"调度算法根据请求的目标IP地址,作为散列键(Hash Key)从静态分配的散列表找出对应的服务器,若该服务器是可用的且未超载,将请求发送到该服务器,否则返回空｡

负载均衡算法8.源地址散列(Source Hashing)

“源地址散列"调度算法根据请求的源IP地址,作为散列键(Hash Key)从静态分配的散列表找出对应的服务器,若该服务器是可用的且未超载,将请求发送到该服务器,否则返回空｡

了解这些算法原理能够在特定的应用场合选择最适合的调度算法,从而尽可能地保持Real Server的最佳利用性｡当然也可以自行开发算法,不过这已超出本文范围,请参考有关算法原理的资料｡

 

● keepalived是LVS集群节点健康检测的一个用户空间守护进程，也是LVS的引导故障转移模块（director failover）。Keepalived守护进程可以检查LVS池的状态。如果LVS服务器池当中的某一个服务器宕机了。keepalived会通过一个setsockopt呼叫通知内核将这个节点从LVS拓扑图中移除。