lvs 轮叫调度(Round-Robin)算法 源码分析

1. Round-Robin 算法

轮叫调度（Round Robin Scheduling）算法就是以轮叫的方式依次将请求调度到不同的服务器，即每次调度执行
     i = (i + 1) mod n，
然后选出第i台服务器。

算法的优点是其简洁性，它无需记录当前所有连接的状态，所以它是一种无状态调度。

在linux源码实现时，引入了一个额外条件，当服务器的权值为零时，表示该服务器不可用而不被调度，然后选择下一个服务器。这样做的目的是将服务器切出服务（如屏蔽服务器故障和系统维护），同时与其他加权算法保持一致。所以，算法要作相应的改动，它的算法流程如下：

轮叫调度算法流程
假设有一组服务器S = {S0, S1, …, Sn-1}，变量i表示上一次选择的
服务器，W(Si)表示服务器Si的权值。变量i被初始化为n-1，其中n > 0。

j = i;do {    j = (j + 1) mod n;    if (W(Sj) > 0) {        i = j;        return Si;    }} while (j != i);return NULL;

轮叫调度算法假设所有服务器处理性能均相同，不管服务器的当前连接数和响应速度。该算法相对简单，不适用于服务器组中处理性能不一的情况，而且当请求服务时间变化比较大时，轮叫调度算法容易导致服务器间的负载不平衡。

虽然Round-Robin DNS方法也是以轮叫调度的方式将一个域名解析到多个IP地址，但轮叫DNS方法的调度粒度是基于每个域名服务器的，域名服务器对域名解析的缓存会妨碍轮叫解析域名生效，这会导致服务器间负载的严重不平衡。这里，IPVS轮叫调度算法的粒度是基于每个连接的，同一用户的不同连接都会被调度到不同的服务器上，所以这种细粒度的轮叫调度要比DNS的轮叫调度优越很多。

2.linux源码分析

/* * Round-Robin Scheduling */static struct ip_vs_dest *ip_vs_rr_schedule(struct ip_vs_service *svc, const struct sk_buff *skb,          struct ip_vs_iphdr *iph){    struct list_head *p;    struct ip_vs_dest *dest, *last;    int pass = 0;    IP_VS_DBG(6, "%s(): Scheduling...\n", __func__);    spin_lock_bh(&svc->sched_lock);    p = (struct list_head *) svc->sched_data;    last = dest = list_entry(p, struct ip_vs_dest, n_list);    do {        list_for_each_entry_continue_rcu(dest,                         &svc->destinations,                         n_list) {            if (!(dest->flags & IP_VS_DEST_F_OVERLOAD) &&                atomic_read(&dest->weight) > 0)                /* HIT */                goto out;            if (dest == last)                goto stop;        }        pass++;        /* Previous dest could be unlinked, do not loop forever.         * If we stay at head there is no need for 2nd pass.         */    } while (pass < 2 && p != &svc->destinations);stop:    spin_unlock_bh(&svc->sched_lock);    ip_vs_scheduler_err(svc, "no destination available");    return NULL;  out:    svc->sched_data = &dest->n_list;    spin_unlock_bh(&svc->sched_lock);    IP_VS_DBG_BUF(6, "RR: server %s:%u "              "activeconns %d refcnt %d weight %d\n",              IP_VS_DBG_ADDR(dest->af, &dest->addr), ntohs(dest->port),              atomic_read(&dest->activeconns),              atomic_read(&dest->refcnt), atomic_read(&dest->weight));    return dest;}

代码分析：
14行：对svc->sched_lock上锁；
15行：获取list head指针；
16行：获取list head的n_list数据成员；
18-33行： Round-Robin 算法
    严格的说19-28才是真正的Round-Robin算法。
    list_for_each_entry_continue_rcu其实是一个宏，定义位于include/linux/rculist.h文件，具体如下：

/** * list_for_each_entry_continue_rcu - continue iteration over list of given ty    pe * @pos:        the type * to use as a loop cursor. * @head:       the head for your list. * @member:     the name of the list_head within the struct. * * Continue to iterate over list of given type, continuing after * the current position. */#define list_for_each_entry_continue_rcu(pos, head, member)             \        for (pos = list_entry_rcu(pos->member.next, typeof(*pos), member); \             &pos->member != (head);    \             pos = list_entry_rcu(pos->member.next, typeof(*pos), member))

    然后检测dest的flags值，flags值只有两个，具体如下：

// include/uapi/linux/ip_vs.h/* *      Destination Server Flags */#define IP_VS_DEST_F_AVAILABLE  0x0001      /* server is available */#define IP_VS_DEST_F_OVERLOAD   0x0002      /* server is overloaded */

    IP_VS_DEST_F_AVAILABLE表示服务器可用。
    IP_VS_DEST_F_OVERLOAD表示服务器超载，不可用。
    如果服务器可用，并且权值大于0，那么找到可用服务器，直接跳转到out；
    否则检测list是否已经遍历完（当dest == last时，表示遍历一遍），
        如果已经遍历完，跳转到stop；
        否则继续遍历。
33行：如果pass 小于2，且p 不等于svc->destinations，那么遍历第二遍；
41行：当找到可用服务器时，更新svc->sched_data到当前dest->n_list；
36行，42行解锁。

如果找到可用服务器，返回dest；
否则返回NULL。

WAIT
轮叫调度重点在于取模运算，为什么没有呢？？？
当找到可用服务器时，会更新svc->sched_data（见41行），它的值为dest->n_list。而我们遍历list时，第一元素是svc->sched_data->n_list(15-16行)。
这里就是取模的实现。

PS：有事，博客先到此为止，有空再补。