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一、LVS简介
LVS中文站点：http://zh.linuxvirtualserver.org/
LVS官网：http://www.linuxvirtualserver.org/
LVS的英文全称是Linux Virtual Server，即Linux虚拟服务器。它是我们国家的章文嵩博士的一个开源项目。在linux内存2.6中，它已经成为内核的一部分，在此之前的内核版本则需要重新编译内核
二、LVS功能与特点
LVS主要用于多服务器的负载均衡。
- 工作在网络层，可以实现高性能，高可用的服务器集群技术。
- 廉价，可把许多低性能的服务器组合在一起形成一个超级服务器。
- 易用，配置非常简单，且有多种负载均衡的方法。
- 稳定可靠，即使在集群的服务器中某台服务器无法正常工作，也不影响整体效果。
- 可扩展性也非常好
三、LVS体系架构
<1> Load Balancer：负载均衡层：这是LVS的核心部分，它好比我们网站MVC模型的Controller。它负责将客户的请求按照一定的算法分发到下一层不同的服务器进行处理，自己本身不做具体业务的处理。另外该层还可用监控下一层的状态，如果下一层的某台服务器不能正常工作了，它会自动把其剔除，恢复后又可用加上。该层由一台或者几台Director Server组成。
<2> Server Array：服务器群组层：该层负责具体业务。可有WEB Server、mail Server、FTP Server、DNS Server等组成。注意，其实上层的Director Server也可以当Real server用的。
<3> Shared Storage：数据共享存储层：主要是提高上一层数据和为上一层保持数据一致。
四、工作原理
- 当用户向负载均衡调度器（Director Server）发起请求，调度器将请求发往至内核空间
- PREROUTING链首先会接收到用户请求，判断目标IP确定是本机IP，将数据包发往INPUT链
- IPVS是工作在INPUT链上的，当用户请求到达INPUT时，IPVS会将用户请求和自己已定义好的集群服务进行比对，如果用户请求的就是定义的集群服务，那么此时IPVS会强行修改数据包里的目标IP地址及端口，并将新的数据包发往POSTROUTING链
- POSTROUTING链接收数据包后发现目标IP地址刚好是自己的后端服务器，那么此时通过选路，将数据包最终发送给后端的服务器
五、专业术语
- DS：Director Server。指的是前端 负载均衡服务器
- RS：Real Server。后端 真实服务器
- VIP：向外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标的IP地址
- DIP：Director Server IP，主要用于和内部主机通讯的IP地址
- RIP：Real Server IP，后端服务器的IP地址
- CIP：Client IP，访问客户端的IP地址
六、LVS三种负载均衡模式
三种负载均衡技术的优缺点比较:
| VS/NAT | VS/TUN | VS/DR | |
| 服务器操作系统 | 任意 | 支持隧道 | 多数(支持Non-arp ) |
| 服务器网络 | 私有网络 | 局域网/广域网 | 局域网 |
| 服务器数目(100M网络) | 10-20 | 100 | 多(100) |
| 服务器网关 | 负载均衡器 | 自己的路由 | 自己的路由 |
| 效率 | 一般 | 高 | 最高 |
6.1 VS/NAT
Virtual Server via Network Address Translation
网络地址翻转技术实现虚拟服务器。当请求来到时，Diretor server上处理的程序将数据报文中的目标地址（即虚拟IP地址）改成具体的某台Real Server,端口也改成Real Server的端口，然后把报文发给Real Server。Real Server处理完数据后，需要返回给Diretor Server，然后Diretor server将数据包中的源地址和源端口改成VIP的地址和端口，最后把数据发送出去。由此可以看出，用户的请求和返回都要经过Diretor Server，如果数据过多，Diretor Server肯定会不堪重负。
6.2 VS/TUN
Virtual Server via IP Tunneling
IP隧道技术实现虚拟服务器。它跟VS/NAT基本一样，但是Real server是直接返回数据给客户端，不需要经过Diretor server,这大大降低了Diretor server的压力。
6.3 VS/DR
Virtual Server via Direct Routing
直接路由技术实现虚拟服务器。跟前面两种方式，它的报文转发方法有所不同，VS/DR通过改写请求报文的MAC地址，将请求发送到Real Server，而Real Server将响应直接返回给客户，免去了VS/TUN中的IP隧道开销。这种方式是三种负载调度机制中性能最高最好的，但是必须要求Director Server与Real Server都有一块网卡连在同一物理网段上。
七、十种调度算法
7.1 静态调度
①RR（Round Robin）：轮询调度
轮询调度算法的原理是每一次把来自用户的请求轮流分配给内部中的服务器，从1开始，直到N(内部服务器个数)，然后重新开始循环。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。（提示：这里是不考虑每台服务器的处理能力）
②WRR（weight Round Robin）：加权轮询（以权重之间的比例实现在各主机之间进行调度）
由于每台服务器的配置、安装的业务应用等不同，其处理能力会不一样。所以，我们根据服务器的不同处理能力，给每个服务器分配不同的权值，使其能够接受相应权值数的服务请求。
③SH（source hashing）：源地址散列。
主要实现会话绑定，能够将此前建立的session信息保留了源地址散列调度算法正好与目标地址散列调度算法相反，它根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的并且没有超负荷，将请求发送到该服务器，否则返回空。它采用的散列函数与目标地址散列调度算法的相同。它的算法流程与目标地址散列调度算法的基本相似，除了将请求的目标IP地址换成请求的源IP地址，所以这里不一个一个叙述。
④DH（Destination hashing）：目标地址散列
把同一个IP地址的请求，发送给同一个server。目标地址散列调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡，它是一种静态映射算法，通过一个散列（Hash）函数将一个目标IP地址映射到一台服务器。目标地址散列调度算法先根据请求的目标IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。
7.2 动态调度
①LC（Least-Connection）：最少连接
最少连接调度算法是把新的连接请求分配到当前连接数最小的服务器，最小连接调度是一种动态调度短算法，它通过服务器当前所活跃的连接数来估计服务器的负载均衡，调度器需要记录各个服务器已建立连接的数目，当一个请求被调度到某台服务器，其连接数加1，当连接中止或超时，其连接数减一，在系统实现时，我们也引入当服务器的权值为0时，表示该服务器不可用而不被调度。
简单算法：active256+inactive(谁的小，挑谁)
②WLC（Weighted Least-Connection Scheduling）：加权最少连接
加权最小连接调度算法是最小连接调度的超集，各个服务器用相应的权值表示其处理性能。服务器的缺省权值为1，系统管理员可以动态地设置服务器的权限，加权最小连接调度在调度新连接时尽可能使服务器的已建立连接数和其权值成比例。
简单算法：（active256+inactive）/weight【（活动的连接数+1）/除以权重】（谁的小，挑谁）
③SED（Shortest Expected Delay)：最短期望延迟（基于wlc算法）
简单算法：（active+1)*256/weight 【（活动的连接数+1）*256/除以权重】
④NQ（never queue）：永不排队（改进的sed）
无需队列，如果有台realserver的连接数=0就直接分配过去，不需要在进行sed运算。
⑤LBLC（Locality-Based Least Connection）：基于局部性的最少连接
基于局部性的最少连接算法是针对请求报文的目标IP地址的负载均衡调度，不签主要用于Cache集群系统，因为Cache集群中客户请求报文的布标IP地址是变化的，这里假设任何后端服务器都可以处理任何请求，算法的设计目标在服务器的负载基本平衡的情况下，将相同的目标IP地址的请求调度到同一个台服务器，来提高个太服务器的访问局部性和主存Cache命中率，从而调整整个集群系统的处理能力。
基于局部性的最少连接调度算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址最近使用的RealServer，若该Real Server是可用的且没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器不存在，或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载，则用“最少链接”的原则选出一个可用的服务器，将请求发送到该服务器。
⑥LBLCR（Locality-Based Least Connections withReplication）：带复制的基于局部性最少链接
带复制的基于局部性最少链接调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡，该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务器组，按“最小连接”原则从服务器组中选出一台服务器，若服务器没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器超载，则按“最小连接”原则从这个集群中选出一台服务器，将该服务器加入到服务器组中，将请求发送到该服务器。同时，当该服务器组有一段时间没有被修改，将最忙的服务器从服务器组中删除，以降低复制的程度。