1. LVS的产生背景
Internet 的飞速发展给网络带宽和服务器带来巨大的挑战。从网络技术的发展来看，网络带宽的增长远高于处理器速度和内存访问速度的增长,所以，我们深信越来越多的瓶颈会出现在服务器端。很多研究显示 Gigabit Ethernet 在服务器上很难使得其吞吐率达到 1Gb/s 的原因是协议栈（TCP/IP）和操作系统的低效，以及处理器的低效，这需要对协议的处理方法、操作系统的调度和 IO 的处理作更深入的研究。
所以这给服务器带来了更大的挑战，我们要求服务器必须具有：
1. 可伸缩性
2. 高可用性
3. 可管理性
4. 价格有效性
单台服务器太贵，效果也不理想，因此我们考虑使用多台服务器作为一个服务器集群，实现功能
在linux 2.4之后，LVS已经被直接添加进linux内核，已经不需要重新编译进Linux内核
负载均衡主要有两种，硬件负载均衡器和软件负载均衡器
其中硬件负载均衡器，一般是使用额外的硬件设备，效率很高，分流效果很好，但是成本很高
软件负载均衡是使用软件的方式实现负载均衡，成本不高，并且效果不错，是很多企业的选择，其中常用的有LVS，Nginx，HAProxy
LVS工作在第四层，运输层，Nginx工作在第七层
LVS工作在第四层，仅提供分流，并且不产生额外流量，现在在在项目实施中使用最多的是LVS+keepAlived方案
2. LVS的工作框架
Linux中LVS项目提供的Linux VirtualService框架
在 LVS 框架中，提供了含有三种 IP 负载均衡技术的 IP 虚拟服务器软件：
· IPVS：实现IP负载均衡。在调度器的实现技术中，IP 负载均衡技术是效率最高的，只需做到对数据包的分发。
· 基于内容请求分发的内核 Layer-7 交换机 KTCPVS（Kernel TCP Virtual Server）
集群管理软件
1. LVS的组成
Lvs分为三个部分：
1. 负载调度器：它负责将客户的请求分发到各个不同的服务器上，客户则认为服务来自于一个IP地址，这个IP地址我们称它为虚拟IP地址，多个服务器使用同一个虚拟IP地址
2. 服务器池：是一组真正执行客户请求的服务器
3. 共享存储：为服务器池提供一个共享的存储区域，这样很容易使得各个不同的服务器具有相同的内容，提供相同的服务
1. 负载均衡解决方法
在以软件实现的负载均衡中，有两种，
1. 基于IP层负载均衡：工作在运输层,用户通过虚拟IP地址访问服务器，用户的请求报文会通过负载调度器将报文分发给不同的服务器，然后服务器会将回应报文的源Ip地址修改为虚拟IP地址，端口号修改为相应的端口号，在回发给用户
2. 基于应用层负载均衡：负载调度器，会根据用户请求，和各个服务器的状况，将请求交给当前最合适的服务器处理，代表性的有Nginx，Apache 的 Rewrite 模块
调度器配置了8中调度方法：
1. 轮叫：将用户请求轮流交给不同的服务器，而不管服务器的实际的连接数，和服务器的运行情况
2. 加权轮叫：服务器的权重是动态调整的，负载调度器会根据服务器的情况调整权重，然后按照权重分发请求
3. 最少链接：总是将请求给与链接最少的服务器处理
4. 加权最少链接：当服务器的性能差异很大的时候，只使用最好链接效果并不好，这个时候需要使用加权最少链接，权重根据各种情况动态调整
5、基于局部性的最少链接：该算法根据请求的目标 IP 地址找出该目标 IP 地址最近使用的服务器，若该服务器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。
6. 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，目前主要用于Cache 集群系统。它与 LBLC 算法的不同之处是它要维护从一个 目标 IP 地址到一组服务器的映射，而 LBLC算法维护从一个目标 IP 地址到一台服务器的映射。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。
7. 目标地址散列： 其实就是维护一个静态的哈希表，这个哈希表以目标IP地址作为键，当有一个请求的时候，根据这个请求的IP地址在哈希表里面查找对应的服务器，然后将请求交给这个服务器，当服务器超载或不存在的时候，返回空
8. 目标地址散列： 源地址散列和目标地址散列是一样的，不过是把静态哈希表的键由目标IP地址变成了源IP地址，以源IP地址的IP地址作为散列表的键。
2. VS/NAT实现虚拟服务器
有一些IP地址作为保留给内部网络使用，当内部网络想要访问外部网络的时候，使用NAT网络地址转换服务实现，
而VS/NAT（Virtual Server via Network Address Translation就是利用NAT的原理实现了一个虚拟服务器集群：
VS|NAT的优点是可以做到端口映射，
1. VS/DR实现虚拟服务器
在NAT中，负载调度器需要同时处理申请的报文和回复的报文，而回复的报文往往包含巨量的信息，那么假如负载调度器只处理申请的报文，而回复的报文由realserve直接发送给客户，那么速度会快很多
可以看出，回复报文直接通过realServer返还给用户了
这里注意的是，负载均衡调度器修改传入报文的目的MAC地址，这样这个报文一定可以到达负载调度器选定的realServe，然后服务器处理完这个报文之后，直接根据其源IP地址将这个报文送还给用户
VS/DR不支持端口映射，即服务器的端口必须是load balanced对外公布的，要不然会出现服务端口和回应端口的不一致
1. VS/TUN实现虚拟服务器
Vs/dr限制load balancer和serve必须在同一个物理网络中，那么要是分散在世界各地就不能起作用了，所以这样就出现了vs/Tun(virtual serve via ip tunneling
IP隧道技术指的是，将一个IP报文封装在另一个IP报文中的技术，在这里使用IP隧道技术，在IP隧道的两端分别是负载调度器和服务器的虚拟IP地址，在IP隧道中的报文里面封装着真正的IP请求报文，然后服务器直接将回复报文返还给用户，这个方法相当于VS/DR实现的虚拟服务器的进阶
VS/TUN不支持端口映射，即服务器的端口必须是负载均衡器对外服务的端口号