LVS簡介
LVS是Linux Virtual Server的簡寫，意即Linux虛擬服務器，是一個虛擬的服務器集群系統(tǒng)。本項目在1998年5月由章文嵩博士成立，是中國國內(nèi)最早出現(xiàn)的自由軟件項目之一官册。在linux內(nèi)核2.6版本以后生兆，它已經(jīng)成為內(nèi)核的一部分，在此之前的內(nèi)核版本則需要重新編譯內(nèi)核。
LVS 是四層負載均衡鸦难，也就是說建立在 OSI 模型的第四層——傳輸層之上根吁，傳輸層上有我們熟悉的 TCP/UDP，LVS 支持 TCP/UDP 的負載均衡合蔽。LVS 的轉(zhuǎn)發(fā)主要通過修改 IP 地址（NAT 模式击敌，分為源地址修改 SNAT 和目標地址修改 DNAT）、修改目標 MAC（DR 模式）來實現(xiàn)拴事∥纸铮可以實現(xiàn)高性能，高可用的服務器集群技術(shù)刃宵。廉價衡瓶，可把許多低性能的服務器組合在一起形成一個超級服務器。易用牲证，配置非常簡單哮针，且有多種負載均衡的方法。穩(wěn)定可靠坦袍，即使在集群的服務器中某臺服務器無法正常工作十厢，也不影響整體效果。另外可擴展性也非常好捂齐。
LVS特點
優(yōu)點
1蛮放、開源，免費
2辛燥、在網(wǎng)上能找到一些相關(guān)技術(shù)資源
3筛武、具有軟件負載均衡的一些優(yōu)點
缺點
1、最核心的就是沒有可靠的支持服務挎塌，沒有人對其結(jié)果負責徘六；
2、功能比較簡單榴都，支持復雜應用的負載均衡能力較差待锈，如算法較少等；
3嘴高、開啟隧道方式需重編譯內(nèi)核竿音；
4、配置復雜拴驮；
5春瞬、主要應用于LINUX，目前沒有專門用于WINDOWS的版本套啤，不過可以通過配置宽气，使windows成為LVS集群中的real server（win2003、win2008中）。
LVS術(shù)語
lvs 集群類型中的術(shù)語：
VS ：Virtual Server, Director, Dispatcher( 調(diào)度器)萄涯，Load Balancer
RS ：Real Server(lvs), upstream server(nginx)绪氛，backend server(haproxy)
CIP ：Client IP
VIP: Virtual serve IP VS 外網(wǎng)的IP
DIP: Director IP VS 內(nèi)網(wǎng)的IP
RIP: Real server IP
訪問流程：CIP <--> VIP == DIP <--> RIP
LVS結(jié)構(gòu)
一般來說，LVS集群采用三層結(jié)構(gòu)涝影，其主要組成部分為：
A枣察、負載調(diào)度器（load balancer），它是整個集群對外面的前端機燃逻，負責將客戶的請求發(fā)送到一組服務器上執(zhí)行序目，而客戶認為服務是來自一個IP地址（我們可稱之為虛擬IP地址）上的。
B唆樊、服務器池（server pool）宛琅，是一組真正執(zhí)行客戶請求的服務器，執(zhí)行的服務有WEB逗旁、MAIL嘿辟、FTP和DNS等。
C片效、共享存儲（shared storage）红伦，它為服務器池提供一個共享的存儲區(qū)，這樣很容易使得服務器池擁有相同的內(nèi)容淀衣，提供相同的服務昙读。
LVS模式
LVS的工作模式即負載均衡機制，主要有4種膨桥，DR蛮浑、NAT、TUNNEL只嚣、Full-NAT
LVS相對于其它負載均衡的解決辦法沮稚，比如DNS域名輪流解析、應用層負載的調(diào)度册舞、客戶端的調(diào)度等蕴掏，它的效率是非常高的。LVS的通過控制IP來實現(xiàn)負載均衡调鲸。IPVS是其具體的實現(xiàn)模塊盛杰。IPVS的主要作用：安裝在Director Server上面，在Director Server虛擬一個對外訪問的IP（VIPLVS）藐石。用戶訪問VIP即供，到達Director Server，Director Server根據(jù)一定的規(guī)則選擇一個Real Server于微，處理完成后然后返回給客戶端數(shù)據(jù)逗嫡。這些步驟產(chǎn)生了一些具體的問題办素，比如如何選擇具體的Real Server，Real Server如何返回給客戶端數(shù)據(jù)等等祸穷。
IPVS為此有三種機制：
VS/NAT(Virtual Server via Network Address Translation)，即網(wǎng)絡地址翻轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)虛擬服務器勺三。當請求來到時雷滚，Diretor server上處理的程序?qū)?shù)據(jù)報文中的目標地址（即虛擬IP地址）改成具體的某臺Real Server,端口也改成Real Server的端口，然后把報文發(fā)給Real Server吗坚。Real Server處理完數(shù)據(jù)后祈远，需要返回給Diretor Server，然后Diretor server將數(shù)據(jù)包中的源地址和源端口改成VIP的地址和端口商源，最后把數(shù)據(jù)發(fā)送出去车份。由此可以看出，用戶的請求和返回都要經(jīng)過Diretor Server牡彻，如果數(shù)據(jù)過多扫沼，Diretor Server肯定會不堪重負。
VS/TUN（Virtual Server via IP Tunneling）,即IP隧道技術(shù)實現(xiàn)虛擬服務器庄吼。它跟VS/NAT基本一樣缎除，但是Real server是直接返回數(shù)據(jù)給客戶端，不需要經(jīng)過Diretor server,這大大降低了Diretor server的壓力总寻。
VS/DR（Virtual Server via Direct Routing）器罐，即用直接路由技術(shù)實現(xiàn)虛擬服務器。跟前面兩種方式渐行，它的報文轉(zhuǎn)發(fā)方法有所不同轰坊，VS/DR通過改寫請求報文的MAC地址，將請求發(fā)送到Real Server祟印，而Real Server將響應直接返回給客戶肴沫，免去了VS/TUN中的IP隧道開銷。這種方式是三種負載調(diào)度機制中性能最高最好的旁理，但是必須要求Director Server與Real Server都有一塊網(wǎng)卡連在同一物理網(wǎng)段上樊零。
無論是 DR 還是 NAT 模式，不可避免的都有一個問題：LVS 和 RS 必須在同一個 VLAN 下孽文，否則 LVS 無法作為 RS 的網(wǎng)關(guān)驻襟。
這引發(fā)的兩個問題是：
1、同一個 VLAN 的限制導致運維不方便芋哭，跨 VLAN 的 RS 無法接入沉衣。
2、LVS 的水平擴展受到制約减牺。當 RS 水平擴容時豌习，總有一天其上的單點 LVS 會成為瓶頸存谎。
Full-NAT 由此而生，解決的是 LVS 和 RS 跨 VLAN 的問題肥隆，而跨 VLAN 問題解決后既荚，LVS 和 RS 不再存在 VLAN 上的從屬關(guān)系，可以做到多個 LVS 對應多個 RS栋艳，解決水平擴容的問題恰聘。
Full-NAT 相比 NAT 的主要改進是，在 SNAT/DNAT 的基礎(chǔ)上吸占，加上另一種轉(zhuǎn)換晴叨。不過內(nèi)核是默認不支持Full-NAT，使用必須重新編譯安裝矾屯。
LVS調(diào)度算法
ipvs scheduler： ：
根據(jù)其調(diào)度時是否考慮各RS 當前的負載狀態(tài)
兩種：靜態(tài)方法和動態(tài)方法
靜態(tài)調(diào)度方法
僅根據(jù)算法本身進行調(diào)度
1 兼蕊、RR ：roundrobin ，輪詢
2 件蚕、WRR ：Weighted RR 孙技，加權(quán)輪詢
3 、SH ：Source Hashing 排作，實現(xiàn)session sticky 绪杏，源IP 地址 hash ；將來自于同一個IP 地址的請求始終發(fā)往第一次挑中的RS 纽绍，從而實現(xiàn)會話綁定
4 蕾久、DH ：Destination Hashing ；目標地址哈希拌夏，將發(fā)往同一個目標地址的請求始終轉(zhuǎn)發(fā)至第一次挑中的RS 僧著，典型使用場景是正向代理緩存場景中的負載均衡，如：寬帶運營商
動態(tài)調(diào)度方法
主要根據(jù)每RS 當前的負載狀態(tài)及調(diào)度算法進行調(diào)度較小的RS 將被調(diào)度
1 障簿、LC ：least connections 適用于長連接應用
Overhead=activeconns256+inactiveconns
2 盹愚、WLC ：Weighted LC， 站故， 默認調(diào)度方法
Overhead=(activeconns256+inactiveconns)/weight
3 皆怕、SED ：Shortest Expection Delay, 初始連接高權(quán)重優(yōu)先
Overhead=(activeconns+1)*256/weight
4 、NQ ：Never Queue 西篓，第一輪均勻分配愈腾，后續(xù)SED
5 、LBLC ：Locality-Based LC 岂津，動態(tài)的DH 算法虱黄，使用場景：
根據(jù)負載狀態(tài)實現(xiàn)正向代理
6 、LBLCR ：LBLC with Replication 吮成，帶復制功能的LBLC
解決LBLC 負載不均衡問題橱乱，從負載重的復制到負載輕的RS
