1.集群
计算机集群简称集群是一种计算机系统，它通过一组松散集成的计算机软件和/或硬件连接起来高度紧密地协作完成计算工作。在某种意义上，他们可以被看作是一台计算机。集群系统中的单个计算机通常称为节点，通常通过局域网连接，但也有其它的可能连接方式。集群计算机通常用来改进单个计算机的计算速度和/或可靠性。一般情况下集群计算机比单个计算机，比如工作站或超级计算机性能价格比要高得多。概括来讲，集群就是一组独立的计算机，通过网络连接组合成一个组合来共同完一个任务
特点：1）高性能 2）性价比 3）可伸缩性 4）高可用性2.LVS
LVS的英文全名为“Linux Virtual Server”，即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的四层交换器集群系统。LVS工作在一台server上提供Directory(负载均衡器)的功能，本身并不提供服务，只是把特定的请求转发给对应的realserver(真正提供服务的主机)，目前是负载均衡性能最好的集群系统。3.LVS层次
负载均衡层：
处于整个集群的最前端，由一台或者多台调度器构成，LVS模块部署在调度器上，调度器根据既定的算法来实现将网络请求调度到不同后端服务器，完成对应的功能。
服务器集群层：
由一组实际运行着应用服务的服务器构成，执行的服务有WEB、MAIL、FTP和DNS等。 每个服务器之间可以通过LAN或者更大范围的WAN相连，在实际的应用场景中，调取服务器也可以作为应用服务器提供服务。
共享数据层：
向服务器集群中的所有real server提供共享存储空间和内容一致性的存储区域，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务。4.LVS集群的类型
lvs-nat：修改请求报文的目标IP,多目标IP的DNAT
lvs-dr：操纵封装新的MAC地址
lvs-tun：在原请求IP报文之外新加一个IP首部
lvs-fullnat：修改请求报文的源和目标IP5.名词解释
VS：Virtual Server，虚拟服务器，也称为Director
RS：Real Server(lvs)，真正的服务器，集群中各节点
CIP：客户端IP
VIP：Director向外部提供服务的IP
RIP：集群节点的服务器IP
DIP：Director与RS通信的IP6.LVS调度机制——TUN原理
①客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是CIP，目标地址为VIP。
②负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将在客户端请求报文的首部再封装一层IP报文,将源地址改为DIP，目标地址改为RIP,并将此包发送给RS。
③RS收到请求报文后，会首先拆开第一层封装,然后发现里面还有一层IP首部的目标地址是自己lo接口上的VIP，所以会处理次请求报文，并将响应报文通过lo接口送给eth0网卡直接发送给客户端。
注意：需要设置lo接口的VIP不能在共网上出现
特点：
1.TUNNEL 模式必须在所有的 realserver 机器上面绑定 VIP 的 IP 地址
2.TUNNEL 模式的 vip ------>realserver 的包通信通过 TUNNEL 模式，不管是内网和外网都能通信，所以不需要 lvs vip 跟 realserver 在同一个网段内
3.TUNNEL 模式 realserver 会把 packet 直接发给 client 不会给 lvs 了
4.TUNNEL 模式走的隧道模式，所以运维起来比较难，所以一般不用。
总结：VS/TUN 技术对服务器有要求,即所有的服务器必须支持 “ IP Tunneling” 或者 “ IPEncapsulation”协议。目前,VS/TUN 的后端服务器主要运行 Linux 操作系统。在 VS/TUN 的集群系统中,负载调度器只将请求调度到不同的后端服务器,后端服务器将应答的数据直接返回给用户。这样,负载调度器就可以处理大量的请求,它甚至可以调 度百台以上的服务器(同等规模的服务器),而它不会成为系统的瓶颈。即使负载调度器只有 100Mbps的全双工网卡,整个系统的最大吞吐量可超过 1Gbps。所以,VS/TUN 可以极大地增加负载调度器调度的服务器数量。VS/TUN 调度器可以调度上百台服务器,而它本身不会成为系统的瓶颈,可以用来构建高性能的超级服务器。
7.LVS调度机制——DR原理
①客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是CIP，目标地址为VIP。
②负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将客户端请求报文的源MAC地址改为自己DIP的MAC地址，目标MAC改为了RIP的MAC地址，并将此包发送给RS。
③RS发现请求报文中的目的MAC是自己，就会将次报文接收下来，处理完请求报文后，将响应报文通过lo接口送给eth0网卡直接发送给客户端。
注意：需要设置lo接口的VIP不能响应本地网络内的arp请求
特点：
1、通过在调度器 LB 上修改数据包的目的 MAC 地址实现转发。注意源地址仍然是 CIP，目的地址仍然是 VIP 地址。
2、请求的报文经过调度器，而 RS 响应处理后的报文无需经过调度器 LB，因此并发访问量大时使用效率很高（和 NAT 模式比）
3、因为 DR 模式是通过 MAC 地址改写机制实现转发，因此所有 RS 节点和调度器 LB 只能在一个局域网里面
4、RS 主机需要绑定 VIP 地址在 LO 接口（掩码32 位）上，并且需要配置 ARP 抑制。
5、RS 节点的默认网关不需要配置成 LB，而是直接配置为上级路由的网关，能让 RS 直接出网就可以。
6、由于 DR 模式的调度器仅做 MAC 地址的改写，所以调度器 LB 就不能改写目标端口，那么 RS 服务器就得使用和 VIP 相同的端口提供服务。
7、直接对外的业务比如WEB等，RS 的IP最好是使用公网IP。对外的服务，比如数据库等最好使用内网IP。
总结：跟 VS/TUN 方法相同,负载调度器中只负责调度请求,而服务器直接将响应返回给客户,可以极大地提高整个集群系统的吞吐量。跟 VS/TUN 相比,这种方法没有 IP 隧道的开销,但调度器和服务器组都必须在物理上有一个网卡通过不分断的局域网相连,如通过交换机或者高速的 HUB 相连。VIP 地址为调度器和服务器组共享,调度器配置的 VIP 地址是对外可见的,用于接收虚拟服务的请求报文;所有的服务器把 VIP 地址配置在各自的 Non-ARP 网络设备上,它对外面是不可见的,只是用于处理目标地址为VIP 的网络请求。
8.LVS调度机制——NAT原理
①客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是CIP(客户端IP),后面统称为CIP)，目标地址为VIP(负载均衡器前端地址，后面统称为VIP)。
②负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将客户端请求报文的目标地址改为了后端服务器的RIP地址并将报文根据算法发送出去。
③报文送到Real Server后，由于报文的目标地址是自己，所以会响应该请求，并将响应报文返还给LVS。
④然后lvs将此报文的源地址修改为本机并发送给客户端。
注意：在NAT模式中，Real Server的网关必须指向LVS，否则报文无法送达客户端
特点：
1、NAT 技术将请求的报文和响应的报文都需要通过 LB 进行地址改写，因此网站访问量比较大的时候 LB 负载均衡调度器有比较大的瓶颈，一般要求最多之能 10-20 台节点
2、只需要在 LB 上配置一个公网 IP 地址就可以了。
3、每台内部的 realserver 服务器的网关地址必须是调度器 LB 的内网地址。
4、NAT 模式支持对 IP 地址和端口进行转换。即用户请求的端口和真实服务器的端口可以不一致。
总结：VS/NAT 的优点是服务器可以运行任何支持 TCP/IP 的操作系统,它只需要一个 IP 地址配置在调度器上,服务器组可以用私有的 IP 地址。缺点是它的伸缩能力有限, 当服务器结点数目升到 20 时,调度器本身有可能成为系统的新瓶颈,因为在 VS/NAT 中请求和响应报文都需要通过负载调度器。
1） RealServer 为什么要在 lo 接口上配置 VIP,在出口网卡上配置 VIP 可以吗?
①既然要让 RS 能够处理目标地址为 vip 的 IP 包,首先必须要让 RS 能接收到这个包。在 lo 上配置 vip 能够完成接收包并将结果返回 client。
②答案是不可以将 VIP 设置在出口网卡上,否则会响应客户端的 arp request,造成 client/gateway
arp table 紊乱,以至于整个 loadbalance 都不能正常工作。2）LVS/DR loadbalancer(director)与 RS 为什么要在同一网段中?
它是在数据链路层来实现的,所以 director 必须和 RS 在同一网段里面。3） 为什么 director 上 eth0 接口除了 VIP 另外还要配一个 ip(即 DIP)?
①如果是用了 keepalived 等工具做 HA 或者 LoadBalance,则在健康检查时需要用到 DIP
②没有健康检查机制的 HA 或者 Load Balance 则没有存在的实际意义.4 )RealServer 为什么要抑制 arp 帧?
lvs-dr在同一网络，且RS和DS都配有vip地址，当客户端请求VIP时，谁去响应？这时候只允许DS接受arp请求，所以RS就要抑制arp请求。DS不知道RS有vip地址，DS只负责把arp请求分配给RS，RS接受到数据包后，打开数据包发现目标在ip在lo上，就给lo，回应的时候也希望通过lo接口，这样就可以避免RS直接响应客户端，更好的屏蔽RS。三种 IP 负载均衡技术的优缺点归纳
| VS/TUN | VS/DR | VS/NAT | |
| Server | Tunneling | Non-arp device | Any |
| Server network | Lan/Wan | Lan | Private |
| Server number | High(100) | High(100) | Low(10~20) |
| Server gateway | Own router | Own router | Load balancer |