lvs集群简介

集群的种类 主要分为：

1、HA：高可用集群，又叫双机热备。

  （a）原理

     2台机器A，B，正常是A提供服务，B待命闲置，当A宕机或服务宕掉，会切换至B继续提供服务

  （b）常用的高可用开源软件：heartbeat和keepalived（可以做负载均衡）

2、LB：负载均衡集群

3、HPC：高性能计算集群

LVS是Linux Virtual Server的简写，意思是Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。本项目在1998年5月由章文嵩博士成立，是中国国内最早出现的自由软件项目之一。

lvs项目的目标:使用集群技术和Linux操作系统实现一个高性能、高可用的服务器，它具有很好的可伸缩性（Scalability）、可靠性（Reliability）和可管理性（Manageability）。

                                                             

                                                                                         虚拟服务器的结构

LVS集群使用三层架构

第一层：负载均衡层（Load Balancer）

位于整个集群系统的最前端，由一台或多台负载调度器（Director Server，以下简称dir）组成。

dir的作用类似一个路由器，它含有为完成LVS功能所设定的路由表，通过这些路由表把用户的请求分发给服务器群组层的应用服务器（Real Server）

ps：客户认为服务是来自一个虚拟IP地址上

第二层：服务器群组层（Server Arrary）

由一组实际运行应用服务的机器组成。Real Server（以下简称rs）可以是Web服务器、Mail服务器、FTP服务器、DNS服务器等

第三层：共享存储层（Shared Storage）

是为所有rs提供共享存储空间和内容一致性的存储区域，一般由磁盘阵列设备组成。

一般可以通过NFS网络文件系统共享数据（在繁忙的业务系统中，性能并不太好），此时可以用集群文件系统，如 Red Hat 的 GFS 文件系统，Oracle 提供的 OCFS2 文件系统等

LVS分3种模式

1. Virtual Server via Network Address Translation（VS/NAT）：网络地址映射
   通过网络地址转换，调度器重写请求报文的目标地址，根据预设的调度算法，将请求分派给后端的真实服务器；真实服务器的响应报文通过调度器时，报文的源地址被重写，再返回给客户，完成整个负载调度过程。

2. Virtual Server via IP Tunneling（VS/TUN）：IP隧道模式
   采用NAT技术时，由于请求和响应报文都必须经过调度器地址重写，当客户请求越来越多时，调度器的处理能力将成为瓶颈。为了解决这个问题，调度器把请求报 文通过IP隧道转发至真实服务器，而真实服务器将响应直接返回给客户，所以调度器只处理请求报文。由于一般网络服务应答比请求报文大许多，采用 VS/TUN技术后，集群系统的最大吞吐量可以提高10倍。

3. Virtual Server via Direct Routing（VS/DR）：直接路由模式
   VS/DR通过改写请求报文的MAC地址，将请求发送到真实服务器，而真实服务器将响应直接返回给客户。同VS/TUN技术一样，VS/DR技术可极大地 提高集群系统的伸缩性。这种方法没有IP隧道的开销，对集群中的真实服务器也没有必须支持IP隧道协议的要求，但是要求调度器与真实服务器都有一块网卡连 在同一物理网段上。

      ps：还有第 4 种模式 FULLNAT

VS/NAT模式：客户机-->请求分发服务器-->Real Server-->请求分发服务器--->客户机。

VS/DR模式:客户机-->请求分发服务器-->Real Server-->客户机。

VS/TUN模式：客户机-->请求分发服务器-->Real Server-->客户机。

LVS集群的特点

1. 功能
   有实现三种IP负载均衡技术和八种连接调度算法的IPVS软件。在IPVS内部实现上，采用了高效的Hash函数和垃圾回收机制，能正确处理所调度报文相 关的ICMP消息（有些商品化的系统反而不能）。虚拟服务的设置数目没有限制，每个虚拟服务有自己的服务器集。它支持持久的虚拟服务（如HTTP Cookie和HTTPS等需要该功能的支持），并提供详尽的统计数据，如连接的处理速率和报文的流量等。针对大规模拒绝服务（Deny of Service）攻击，实现了三种防卫策略。
   有基于内容请求分发的应用层交换软件KTCPVS，它也是在Linux内核中实现。有相关的集群管理软件对资源进行监测，能及时将故障屏蔽，实现系统的高可用性。主、从调度器能周期性地进行状态同步，从而实现更高的可用性。

2. 适用性
   后端服务器可运行任何支持TCP/IP的操作系统，包括Linux，各种Unix（如FreeBSD、Sun Solaris、HP Unix等），Mac/OS和Windows NT/2000等。
   负载调度器能够支持绝大多数的TCP和UDP协议：

   协议	内 容
   TCP	HTTP，FTP，PROXY，SMTP，POP3，IMAP4，DNS，LDAP，HTTPS，SSMTP等
   UDP	DNS，NTP，ICP，视频、音频流播放协议等

   无需对客户机和服务器作任何修改，可适用大多数Internet服务。
    

3. 性能
   LVS服务器集群系统具有良好的伸缩性，可支持几百万个并发连接。配置100M网卡，采用VS/TUN或VS/DR调度技术，集群系统的吞吐量可高达1Gbits/s；如配置千兆网卡，则系统的最大吞吐量可接近10Gbits/s。

4. 可靠性
   LVS服务器集群软件已经在很多大型的、关键性的站点得到很好的应用，所以它的可靠性在真实应用得到很好的证实。有很多调度器运行一年多，未作一次重启动。

5. 软件许可证
   LVS集群软件是按GPL（GNU Public License）许可证发行的自由软件，这意味着你可以得到软件的源代码，有权对其进行修改，但必须保证你的修改也是以GPL方式发行。

lvs集群的应用 

LVS项目从成立到现在为止，受到不少关注，LVS集群系统已被应用于很多重负载的站点，就我所知该系统已在美、英、德、澳等国的几十个站点上正式使用。

我们没有上百台机器和高速的网络来实际测试LVS的终极性能，所以举LVS的应用实例来说明LVS的高性能和稳定性。我们所知的一些大型LVS应用实例如下：

• 英国国家JANET Cache Service（wwwcache.ja.net）是为英国150所以上的大学提供Web Cache服务。他们用28个结点的LVS集群代替了原有现50多台相互独立的Cache服务器，用他们的话说现在速度就跟夏天一样，因为夏天是放假期间没有很多人使用网络。

• Linux的门户站点（www.linux.com）用LVS将很多台VA Linux SMP服务器组成高性能的WEB服务，已使用将近一年。

• SourceForge（sourceforge.net）是在全球范围内为开发源码项目提供WEB、FTP、Mailing List和CVS等服务，他们也使用LVS将负载调度到十几台机器上。

• 世界上最大的PC制造商之一采用了两个LVS集群系统，一个在美洲，一个在欧洲，用于网上直销系统。

• 以RealPlayer提供音频视频服务而闻名的Real公司（www.real.com）使用由20台服务器组成的LVS集群，为其全球用户提供音频视频服务。在2000年3月时，整个集群系统已收到平均每秒20,000个连接的请求流。

• NetWalk（www.netwalk.com）用多台服务器构造LVS系统，提供1024个虚拟服务，其中本项目的一个美国镜像站点（www.us.linuxvirtualserver.org）。

• RedHat（www.redhat.com）从其6.1发行版起已包含LVS代码，他们开发了一个LVS集群管理工具叫Piranha，用于控制LVS集群，并提供了一个图形化的配置界面。

• VA Linux（www.valinux.com）向客户提供基于LVS的服务器集群系统，并且提供相关的服务和支持。

• TurboLinux的"世界一流Linux集群产品"TurboCluster实际上是基于LVS的想法和代码的，只是他们在新闻发布和产品演示时忘了致谢 。

• 红旗Linux和中软都提供基于LVS的集群解决方案，并在2000年9月召开的Linux World China 2000上展示。