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BGP（Border Gateway Protocol）是用于自治系统（Autonomous Systems）之间交换路由信息的协议，BGP可以设置路由策略，如政策、安全和经济上的考虑。

我们可以利用BGP协议在Internet的BGP路由器插入到Virtual IP Address的路由信息。在不同区域的LVS集群向它附近的BGP路由器广播到Virtual IP Address的路由信息，这样就存在多条到Virtual IP Address的路径，Internet的BGP路由器会根据评价函数选出最近的一条路径。这样，我们可以使得用户访问离他们最近的LVS集群。当一个LVS集群系统失效时，它的路由信息自然不会在Internet的BGP路由器中交换，BGP路由器会选择其他到Virtual IP Address的路径。这样，可以做到抗灾害性（Disaster Tolerance）。

地理分布LVS集群的体系结构如图2.5所示：有三个LVS集群系统分布在Internet上，他们一般放置在不同区域的Internet数据中心（Internet Data Center）中，例如他们分别放在中国、美国和德国的三个不同的IDC中。三个LVS集群系统都有自己的分布式文件系统，它们的内容是相互复制的，提供相同的网络服务。它们共享一个Virtual IP Address来提供网络服务。当用户通过Virtual IP Address访问网络服务，离用户最近的LVS集群提供服务。例如，中国的用户访问在中国的LVS集群系统，美国的用户使用美国的LVS集群系统，这一切对用户来说是透明的。

图2.5：地理分布LVS集群的体系结构

地理分布LVS集群系统可以带来以下好处：

由于互联网用户分布在世界各地，通过地理分布的服务器让用户访问就近的服务器，来节省网络流量和提高响应速度。以下，我们给出地理分布的LVS集群系统，通过BGP路由插入使得用户访问离他们最近的服务器集群，并提供服务器集群之间的负载平衡。

随着Internet用户不断增长，很多ISP面临他们邮件服务器超载的问题。当邮件服务器不能容纳更多的用户帐号时，有些ISP买更高档的服务器来代替原有的，将原有服务器的信息（如用户邮件）迁移到新服务器是很繁琐的工作，会造成服务的中断；有些ISP设置新的服务器和新的邮件域名，新的邮件用户放置在新的服务器上，如上海电信现在用不同的邮件服务器public1.sta.net.cn、public2.sta.net.cn到public9.sta.net.cn放置用户的邮件帐号，这样静态地将用户分割到不同的服务器上，会造成邮件服务器负载不平衡，系统的资源利用率低，对用户来说邮件的地址比较难记。

图2.4：基于LVS的可伸缩邮件集群

可以利用LVS框架实现可伸缩邮件服务。它的体系结构如图2.4所示：在前端是一个采用IP负载均衡技术的负载调度器；在第二层是服务器池，有LDAP（Light-weight Directory Access Protocol）服务器和一组邮件服务器。第三层是数据存储，通过分布式文件系统来存储用户的邮件。集群中结点间是通过高速网络相连的。

有效的网络Cache系统可以大大地减少网络流量、降低响应延时以及服务器的负载。但是，若Cache服务器超载而不能及时地处理请求，反而会增加响应延时。所以，Cache服务的可伸缩性很重要，当系统负载不断增长时，整个系统能被扩展来提高Cache服务的处理能力。尤其，在主干上的Cache服务可能需要几个Gbps的吞吐率，单台服务器（如SUN目前最高端的Enterprise 10000服务器）远不能达到这个吞吐率。可见，通过PC服务器集群实现可伸缩Cache服务是很有效的方法，也是性能价格比最高的方法。

基于LVS可伸缩Cache集群的体系结构如图2.3所示：在前端是一个负载调度器，一般采用IP负载均衡技术来获得整个系统的高吞吐率；在第二层是Cache服务器池，一般Cache服务器放置在接近主干Internet连接处，它们可以分布在不同的网络中。调度器可以有多个，放在离客户接近的地方，可实现透明的Cache服务。

LVS集群采用IP负载均衡技术和基于内容请求分发技术。调度器具有很好的吞吐率，将请求均衡地转移到不同的服务器上执行，且调度器自动屏蔽掉服务器的故障，从而将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器。

图2.1：LVS集群的体系结构

为此，在设计时需要考虑系统的透明性、可伸缩性、高可用性和易管理性。LVS集群的体系结构如图2.1所示，它有三个主要组成部分：

随着Internet的飞速发展和对我们生活的深入影响，越来越多的个人在互联网上购物、娱乐、休闲、与人沟通、获取信息；越来越多的企业把他们与顾客和业务伙伴之间的联络搬到互联网上，通过网络来完成交易，建立与客户之间的联系。互联网的用户数和网络流量正以几何级数增长，这对网络服务的可伸缩性提出很高的要求。例如，比较热门的Web站点会因为被访问次数急剧增长而不能及时处理用户的请求，导致用户进行长时间的等待，大大降低了服务质量。另外，随着电子商务等关键性应用在网上运行，任何例外的服务中断都将造成不可估量的损失，服务的高可用性也越来越重要。所以，对用硬件和软件方法实现高可伸缩、高可用网络服务的需求不断增长，这种需求可以归结以下几点：

可伸缩性（Scalability）是在当今计算机技术中经常用到的词汇。对于不同的人，可伸缩性有不同的含义。 现在，我们来定义可伸缩网络服务的含义。

可伸缩网络服务是指网络服务能随着用户数目的增长而扩展其性能，如在系统中增加服务器、内存或硬盘等；整个系统很容易被扩展，无需重新设置整个系统，无需中断服务。换句话说，系统管理员扩展系统的操作对最终用户是透明的，他们不会知道系统的改变。

可伸缩系统通常是高可用的系统。在部分硬件（如硬盘、服务器、子网络）和部分软件（如操作系统、服务进程）的失效情况下，系统可以继续提供服务，最终用户不会感知到整个服务的中断，除了正在失效点上处理请求的部分用户可能会收到服务处理失败，需要重新提交请求。Caching和复制是建立高可用系统的常用技术，建立多个副本会导致如何将原件的修改传播到多个副本上的问题。

针对网络服务的可伸缩性、高可用性、可维护性和价格有效性需求，本章给出了可伸缩网络服务的体系结构和设计方法，它提供了负载平衡、可伸缩性和高可用性。