まず、負荷分散LVSの概念
1、LBクラスタ
- LBクラスタ：負荷が速記のクラスタのバランスをとる、中国はロードバランシングクラスタです。
一般にオープンバランスソースソフトウェア負荷使用 ; nginxの（TCPIP 7アプリケーション層プロトコル）、LVS（TCPIPプロトコル4トランスポート層）、haproxy、ワニス：
商用ハードウェア負荷分散装置 F5、Netscaleを：。LVSはLBクラスタを達成するための方法です。 - LBのクラスタアーキテクチャと原則：ユーザーがオーバー要求すると、それは良いスケジューリングアルゴリズムを設定するには、ユーザの要求に応じて、ディスパッチサーバ（Directorサーバー）に直接配布される、インテリジェントは均等にバックエンドの実サーバ（実サーバ）に配布します。
2、LVSコンセプト
- LVS：Linuxの仮想サーバー短く、Linux仮想サーバいます。LVSは今に統合されましたLinuxのカーネルモジュールで。プロジェクトは、Linuxカーネルの中で実装IPに基づいて、負荷分散データ要求スケジューリング方式図1に示すアーキテクチャ、外部のインターネットアクセス、企業の外部のサーバロードバランシングから端末利用者は、エンド・ユーザーは、スケジューラのアルゴリズムは、独自のプリセットに応じたWeb LVSは、スケジューラに送信された要求しますバックエンドにWebサーバーを要求することを決定。それはに転送されますが、が、例えば、ポーリングアルゴリズムは、後端の全ての平均値に、サーバの実際のスケジューラLVSへのエンドユーザアクセスの後端部を外部サーバに要求することができるサーバが実メモリに接続されている場合は同じで、同じサービスが提供されますサービス、エンドユーザーサービスを取得する実サーバへのアクセス、どんなにが同じで、クラスタ全体は、ユーザーに対して透過的です。最後に、エンドユーザーにデータを送信するためにユーザが必要な方法を選択することがLVS、実サーバの異なる動作モードに応じて、動作モード、TUNモードとDRモードにLVS NATモード。
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LVS関連する用語
DS：Directorサーバー。負荷分散は、フロントエンド・ノードを指します。
RS：実サーバ。バックエンドサーバ実際の作業。
VIP：ユーザーは、ユーザーの要求として、外部に直接リクエスト宛先のIPアドレス。
DIP：DirectorサーバーIP、IPアドレスとは、主にホストとの内部通信に使用されます。
RIP：実サーバIP、IPアドレス、バックエンドサーバー。
CIP：IPアドレスクライアントIP、クライアントへのアクセス。 -
netfilerに添付LVS
ファイブビルトインフック関数の
PREROUTING - > INPUT（内部流れ）
PREROUTING ----> FORWARD - > POSTROUTING（フォワード）「
出力- > POSTROUTING（外部フロー）
LVSは、INPUTを運営：PREROUTING - > INPUT（ここでLVS強制データフロー） - > POSTROUTING
- 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
- LVSの2つの部分から構成されています
（virrualサーバーIP）IPVS：コードの一部（カーネルのnetfilterでフック関数の作業入力）予定されているコードを達成するために施行された
ipvsadmのクラスタを管理するためのルールIPVSカーネルフレームワークの作成を担当するユーザ空間のコマンドラインツールで:(作業を、サービス）
図3は、3つのモードがLVS
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NAT（ネットワークアドレス変換）
定義： DNATマルチターゲット（ポートフォワーディング） 前方に達成するためにRIP（バックエンドサーバーのIPアドレス）のRS（バックエンドサーバの作業）アドレスを選び出すために、要求パケットの送信先IP（VIP）アドレスを変更（および宛先ポートを変更する場合があります）によって。
効果：に位置しているデータヘッダ変更することにより、企業内のプライベートIPアドレスをアクセスすることができ、外部ネットワークを、そして外部ユーザーがアクセスすることができ、企業のプライベートIPホスト内に位置1）RSおよびDIPプライベートネットワークアドレスを使用する必要があり、かつ RSは、ポイントDIPへのゲートウェイ
2）要求メッセージと応答メッセージは、DSを介して転送する必要がありますDSは、システムのボトルネックになる可能性が高負荷のシナリオ、
3）RIPをRSとDS DIPは、同じIPネットワーク内でなければならない：RSは、ポイントDIPへのゲートウェイ
不正行為 ：高負荷のシナリオは、DSは、システムのボトルネックになる可能性
(a). 当用户请求到达Director Server，此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。 此时报文的源IP为CIP，目标IP为VIP
(b). PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机，将数据包送至INPUT链
(c). IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，修改数据包的目标IP地址为后端服务器IP，然后将数据包发至POSTROUTING链。 此时报文的源IP为CIP，目标IP为RIP
(d). POSTROUTING链通过选路，将数据包发送给Real Server
(e). Real Server比对发现目标为自己的IP，开始构建响应报文发回给Director Server。 此时报文的源IP为RIP，目标IP为CIP
(f). Director Server在响应客户端前，此时会将源IP地址修改为自己的VIP地址，然后响应给客户端。 此时报文的源IP为VIP，目标IP为CIP
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TUN
IPの細く定義：在原有的IP报文外再次封装多一层IP首部，内部IP首部(源地址为CIP，目标IP为VIP)，外层IP首部(源地址为DIP，目标IP为RIP)，不修改请求报文的ip首部(cip—vip)，而是通过在原有的ip首部(dip–rip)，再封装一个ip首部。IP隧道（IP tunning） 是一种数据包封装技术，它可以将原始数据包封装并添加新的包头(内容包括新的源地址及端口、目标地址及端口)，从而实现将一个目标为调度器的VIP地址的数据包封装，通过隧道转发给后端的真实服务器(Real Server)，通过将客户端发往调度器的原始数据包封装，并在其基础上添加新的数据包头（修改目标地址为调度器选择出来的真实服务器的IP地址及对应端口），LVS（TUN）模式要求真实服务器可以直接与外部网络连接，真实服务器在收到请求数据包后直接给客户端主机响应数据。
TUN的定义: 数据请求包往往远小于响应数据包的大小。 因为响应数据包中包含有客户需要的具体数据，所以 LVS（TUN）的思路就是将请求与响应数据分离，让调度器仅处理数据请求，而让真实服务器响应数据包直接返回给客户端。
1） RIP DIP VIP 全是公网地址
2）RS的网关不能指向DIP
3）请求报文必须经由director调度，但响应报文必须不能经由director
4）RS的os必须支持隧道功能
弊端： 在LVS（TUN）模式下，由于需要在LVS调度器与真实服务器之间创建隧道连接，这同样会 增加服务器的负担
(a) 当用户请求到达Director Server，此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。 此时报文的源IP为CIP，目标IP为VIP 。
(b) PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机，将数据包送至INPUT链
(c) IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，在请求报文的首部再次封装一层IP报文，封装源IP为为DIP，目标IP为RIP。然后发至POSTROUTING链。 此时源IP为DIP，目标IP为RIP
(d) POSTROUTING链根据最新封装的IP报文，将数据包发至RS（因为在外层封装多了一层IP首部，所以可以理解为此时通过隧道传输）。 此时源IP为DIP，目标IP为RIP
(e) RS接收到报文后发现是自己的IP地址，就将报文接收下来，拆除掉最外层的IP后，会发现里面还有一层IP首部，而且目标是自己的lo接口VIP，那么此时RS开始处理此请求，处理完成之后，通过lo接口送给eth0网卡，然后向外传递。 此时的源IP地址为VIP，目标IP为CIP
(f) 响应报文最终送达至客户端
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DR(直接路由模式)
DR模式: 该模式中 LVS依然仅承担数据的入站请求以及根据算法选出合理的真实服务器，最终由后端真实服务器负责将响应数据包发送返回给客户端。 与隧道模式不同的是，直接路由模式（DR模式）要求调度器与后端服务器必须在同一个局域网内，VIP地址需要在调度器与后端所有的服务器间共享， 因为最终的真实服务器给客户端回应数据包时需要设置源IP为VIP地址，目标IP为客户端IP，这样客户端访问的是调度器的VIP地址，回应的源地址也依然是该VIP地址（真实服务器上的VIP），客户端是感觉不到后端服务器存在的。由于多台计算机都设置了同样一个VIP地址，所以 在直接路由模式中要求调度器的VIP地址是对外可见的，客户端需要将请求数据包发送到调度器主机，而所有的真实服务器的VIP地址必须配置在Non-ARP的网络设备上，也就是该网络设备并不会向外广播自己的MAC及对应的IP地址，真实服务器的VIP对外界是不可见的，但真实服务器却可以接受目标地址VIP的网络请求，并在回应数据包时将源地址设置为该VIP地址。调度器根据算法在选出真实服务器后，在不修改数据报文的情况下，将数据帧的MAC地址修改为选出的真实服务器的MAC地址，通过交换机将该数据帧发给真实服务器。整个过程中，真实服务器的VIP不需要对外界可见。
- 保证前端路由器将目标IP为VIP的请求报文发送给director(静态绑定 arptables 修改rs主机内核的参数)
- rs的rip可以使用私有地址，但也可以使用公网地址
- 请求报文经由director调度，但向英国报文一定不能经由director
- rs跟director必须在同一物理网络中(同一物理网络不等于同网段)
- RS网关不能指向dip
(a) 当用户请求到达Director Server，此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。 此时报文的源IP为CIP，目标IP为VIP
(b) PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机，将数据包送至INPUT链
(c) IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，将请求报文中的源MAC地址修改为DIP的MAC地址，将目标MAC地址修改RIP的MAC地址，然后将数据包发至POSTROUTING链。 此时的源IP和目的IP均未修改，仅修改了源MAC地址为DIP的MAC地址，目标MAC地址为RIP的MAC地址
(d) 由于DS和RS在同一个网络中，所以是通过二层来传输。POSTROUTING链检查目标MAC地址为RIP的MAC地址，那么此时数据包将会发至Real Server。
(e) RS发现请求报文的MAC地址是自己的MAC地址，就接收此报文。处理完成之后，将响应报文通过lo接口传送给eth0网卡然后向外发出。 此时的源IP地址为VIP，目标IP为CIP
(f) 响应报文最终送达至客户端
4、LVS负载均衡的10种调度算法
（1）轮询调度算法
轮询调度（Round Robin 简称’RR’）算法就是按 依次循环 的方式将请求调度到不同的服务器上,该算法最大的特点就是实现简单. 轮询算法假设所有的服务器处理请求的能力都一样的，调度器会 将所有的请求平均分配给每个真实服务器 ，俗话说：你一个，我一个（web1接收一个访问，web2接收一个访问，这样轮询）
（2）加权轮询调度算法
加权轮询（Weight Round Robin 简称’WRR’）算法主要是对轮询算法的一种优化与补充，LVS会考虑每台服务器的性能，并给每台服务器添加一个权值，如果服务器A的权值为1，服务器B的权值为2，则调度器调度到服务器B的请求会是服务器A的两倍，权值越高的服务器，处理的请求越多 ，俗话说：拿钱多的干的活就多（哪个服务器性能好哪个服务器就多接受客户的请求）
（3）最小连接调度算法
最小连接调度（Least Connections 简称’LC’）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的调度算法，它通过服务器当前活跃的连接数来估计服务器的情况，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；当连接中断或者超时，其连接数减1。俗话说：谁比较闲就让谁干活。集群系统的真实服务器具有相近的系统性能，采用最小连接调度算法可以比较好地均衡负载
（4）加权最小连接调度算法
加权最少连接（Weight Least Connections 简称’WLC’）算法是最小连接调度的超集，各个服务器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值。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。 调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值，俗话说：根据实际情况给后端服务器分配任务
（5）基于局部的最少连接算法
基于局部的最少连接调度（Locality-Based Least Connections 简称’LBLC’）算法是 针对请求报文的目标IP地址的负载均衡调度
目前主要 用于Cache集群系统 ，因为在Cache集群客户请求报文的目标IP地址是变化的这里假设任何后端服务器都可以处理任一请求，算法的设计目标是在 服务器的负载基本平衡情况下，将相同目标IP地址的请求调度到同一台服务器 ，来提高各台服务器的访问局部性和Cache命中率，从而提升整个集群系统的处理能力，LBLC调度算法先根据请求的目标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，若服务器不存在或该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载，则使用’最少连接’的原则选出一个可用的服务器，将请求发送到服务器
（6）带复制的基于局部性的最少连接算法
带复制的基于局部性的最少连接（Locality-Based Least Connections with Replication 简称’LBLCR’）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。按’最小连接’原则从该服务器组中选出一一台服务器，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’原则从整个集群中选出一台服务器， 将该服务器加入到这个服务器组中，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）ターゲットアドレスハッシュスケジューリング
対象アドレスハッシュスケジュール（送信先ハッシュ略語「DH」）アルゴリズム、ハッシュ静的割振りのリストから対応するサーバを見つけるためにハッシュキー（ハッシュキー）として要求先IPアドレスに従ってサーバが過負荷に利用可能とされていない場合、要求がサーバーに送信され、それ以外の場合は空
（8）送信元アドレスハッシュスケジューリングアルゴリズムの
ソースアドレスハッシュスケジューリング（ソースハッシュの略語「SH」）アルゴリズムは、ハッシュキー（ハッシュキー）などのハッシュ静的割り当て要求元のIPアドレスのリストから対応するサービスを検索しますサーバが利用可能で、オーバーロードされていない場合、サーバーは、そのターゲットアドレスハッシュアルゴリズムプロセスのスケジューリング・アルゴリズムを同じハッシュアルゴリズムスケジューリングの宛先アドレスを使用して別の空、ハッシュ関数に要求を送信します実質的に類似
（9）所望の最小遅延アルゴリズム
次いでなら最短予想遅延スケジューリング（最短の遅延が「SED」という予想）は、それぞれ1,2,3のアルゴリズムWLCアルゴリズム、例えば、右、右ABC 3台のサーバの重量、 WLCのアルゴリズムを使用する場合、新しい要求は、それが、任意ABCいずれかを与えるかもしれない入力する演算Aの使用SEDアルゴリズム後に：（1 + 1）/ 1 = 2 B：（1 + 2）/ 2 = 3 / 2 C：（1 + 3 ）/ 3 = 4/3 得られた最小の計算結果にサーバへプット要求
（10）最小のキュースケジューリングは、
キューなしでキュースケジューリング（決してキューは「NQ」と呼ばれる）のアルゴリズムを、起こりました。接続数が0のRealServer直接割り当て過去に等しい場合、何も操作が行われないSED
