Linux服务器集群系统之可伸缩Cache服务-linux服务器集群

Linux集群系统是当代许多公司采用的解决方案，Linux集群通过多台机器连接起来，处理复杂的问题。可以将同构或者异构的计算机连接起来，协同完成特定的任务。这样就构成了集群。LVS是Linux virtual server的缩写，他的意思是Linux虚拟机服务。本文主要介绍的是基于Linux下的集群系统。

　　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，在主干网上的Cache服务可能需要几个Gbps的吞吐率，单台服务器(例如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的Cache集群的体系结构如图4所示：第一层是负载调度器，一般采用IP负载均衡技术，可以使得整个系统有较高的吞吐率;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。

　　图4：基于LVS的Cache集群

　　IPVS负载调度器一般使用IP隧道方法(即VS/TUN方法，将在以后文章中详细叙述)，来架构Cache集群系统，因为Cache服务器可能被放置不同的地方(例如在接近主干Internet连接处)，而调度器与Cache服务器池可能不在同一个物理网络中。采用VS/TUN方法，调度器只调度Web Cache请求，而Cache服务器将响应数据直接返回给客户。在请求对象不能在本地命中的情况下，Cache服务器要向源服务器发请求，将结果取回，最后将结果返回给客户;若采用NAT技术的商品化调度器，需要四次进出调度器，完成这个请求。而用VS/TUN方法(或者VS/DR方法)，调度器只调度一次请求，其他三次都由Cache服务器直接访问Internet完成。所以，这种方法对Cache集群系统特别有效。

　　Cache服务器采用本地硬盘来存储可缓存的对象，因为存储可缓存的对象是写操作，且占有一定的比例，通过本地硬盘可以提高I/O的访问速度。Cache服务器间有专用的多播通道(Multicast Channel)，通过ICP协议(Internet Cache Protocol)来交互信息。当一台Cache服务器在本地硬盘中未命中当前请求时，它可以通过ICP查询其他Cache服务器是否有请求对象的副本，若存在，则从邻近的Cache服务器取该对象的副本，这样可以进一步提高Cache服务的命中率。

　　为150多所大学和地区服务的英国国家JANET Web Cache网在1999年11月用以上LVS结构实现可伸缩的Cache集群[8]，只用了原有50多台相互独立Cache服务器的一半，用户反映网络速度跟夏天一样快(学生放暑假)。可见，通过负载调度可以摸平单台服务器访问的毛刺(Burst)，提高整个系统的资源利用率。

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