1、目 录 I 目目 录录 1 绪绪 论论 I 1.1 课题研究背景、目的与意义 1 1.2 国内外的研究现状 2 1.3 相关知识概述 . 3 1.4 课题研究内容 . 5 2 课题整体规划课题整体规划 . 6 2.1 工程设计中主要运用的技术 6 2.2 工程整体规划 . 7 3 需求分析需求分析 . 10 3.1 可行性研究 10 3.2 用户业务分析 11 3.3 用户性能分析 11 3.4 服务管理分析 11 4 总体设计总体设计 . 12 4.1 工作环境设定 . 12 4.2 软件安装及主要文件的配置 13 4.3 测试高可用/高可靠性 16 5 详细设计详细设计 . 18 5.1
2、LVS 集群的特点 . 18 5.2 IPVS 几种常用的负载均衡调度算法 19 5.3 LVS 三种工作方式的具体原理 . 20 5.4 LVS 集群系统的设计及实现 23 5.5 三种工作模式的比较 33 6 系统实系统实施施 . 34 目 录 II 结束语结束语38 致致 谢谢39 参考文献参考文献40 附附 录录41 附录 A 主要源程序 .41 附录 B 用户手册 .44 附录 C 软件光盘 .44 附录 D 科技译文.45 1 1 绪绪 论论 本文针对基于 Linux 下的 REDHAT 操作系统，计算机集群虚拟化的问 题进行研究，具体的研究内容包括研究该课题的可行性，并从用户业务
3、， 用户性能及服务管理等三方面进行了分析；课题的主要技术及运用高可用 集群实现课题研究的基本思路，并简单介绍了 HA 集群的实现过程；负载 均衡集群的工作原理、工作方式及工作过程等内容。 1.1 课题研究背景、目的与意义课题研究背景、目的与意义 全球范围内 Linux的发展状况让人鼓舞， 从全球来看 Linux的增长是非 常快的。目前，全球 Linux市场超过 70 亿美元整个操作系统的市场来看， Linux 的增长比其他操作系统都来得更加快。而中国比全球的增长更显得 快，从大致的增长率来看，全球大概是 9%-13%的增长率，在中国，Linux 的服务器市场是 33%的增长率。 拿 IBM 做
4、例子，Linux是 IBM 所大力倡导的，同时也在不断投入。从 Linux 解决方案来讲，IBM 全球最大的提供商之一。IBM 所有的服务器都 支持 Linux，另外有超过 500 种中间件产品都支持 Linux 平台，IBM 全球 Service 也都提供了对 Linux 的支持与服务。在 IBM，有超过 600 名的员工 在 LTC 工作，LTC（Linux Technology Center）是最早 IBM 建立起来的一个 围绕 Linux 的开发组织和技术部门，在这里面其中有超过 300 人，就专门 围绕 Linux内核进行了创新的工作。 现在 Web 服务中越来越多地使用 CGI、动
5、态主页等 CPU 密集型应用， 这对服务器的性能有较高要求。未来的网络服务会提供更丰富的内容、更 好的交互性、更高的安全性等，需要服务器具有更强的 CPU 和 I/O 处理能 力。例如，通过 HTTPS（Secure HTTP）取一个静态页面需要的处理性能比 绪 论 2 通过 HTTP 的高一个数量级， HTTPS 正在被电子商务站点广为使用。 所以， 网络流量并不能说明全部问题，要考虑到应用本身的发展也需要越来越强 的处理性能。 本课题首先对现有服务器集群系统的技术进行了分析，介绍了几个典 型的集群系统，重点讨论了负载均衡集群（LVS）和高可用集群（High Availability）的工作
6、原理和实现技术。然后根据现有的集群技术的缺点进行 了改进， 将负载均衡集群和高可用集群整合在一起， 结合 Linux 软件 RAID5 技术实现了三层构架的 WWW 服务器集群，以较低的价格达到了昂贵的商 业硬件存储解决方案所实现的效果，同时可以满足大流量的站点访问以及 设备故障的自动更替。 1.2 国内外的研究现状国内外的研究现状 九十年代末期，Linux操作系统不断走向成熟，它的健壮性不断增强， 并且提供了 GNU 软件和标准化的 PVM、MPI 消息传递机制，最重要的是 Linux在普通 PC 机上提供了对高性能网络的支持，这样就大大推动了基于 Linux的集群系统的发展。在国内，包括中国科学院在内的许多大学与研究 机构早在 20 世纪 90 年代就开始了基于 Linux 集群研究，联想、浪潮等国 内许多公司都有 Linux集群产品和解决方案。 Google、Baidu和腾讯后台均采用 Linux集群，其中 Google 在 2005 年 就达到了 200 万台，不仅如此，Linux 集群大量在金融、证券、电信以及 IT 行业使用。名为 High-Availability Lin
