LVS 介绍

LVS 介绍

说明：

• LVS是Linux Virtual Server的简称
• LVS是一个实现负载均衡的开源软件项目
• LVS效率要高于Nginx
• LVS工作在ISO的第4层（传输层）

LVS架构有三层：

• 最前端的：负载均衡层（Loader Balancer）
• 中间的：服务器群组层（Server Array）
• 最底层的：数据共享存储层（Shared Storage）

LVS三种工作模式：

• NAT：调度器将请求的目标IP即vip地址改为Real server的ip，返回数据包也经过调度器调度把原地址改为vip

• TUN：调度器将请求来的数据包封装加密通过ip隧道转发到后端的real server上，而real server 会直接把数据返回给客户端，不再经过调度器。

• DR：调度器将请求来的数据包的目标mac地址改为real server的mac地址，返回的时候也不经过调度器直接返回给客户端。

LVS八种算法：

• 轮叫调度(Round Robin)(简称rr)：平均分发给每个请求
• 加权轮叫(Weighted Round Robin)(简称wrr)：定义某个机器的轮询次数
• 最少链接(least connection)(简称LC)：判断哪个机器处理链接少（处理请求快）就多发送请求。
• 加权最少链接(Weighted Least Connections)(简称WLC)：在最少链接的基础上，加入权重。

• 基于局部性的最少链接（Locality-Based Least Connections）
• 带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication）
• 目标地址散列（Destination Hashing）
• 源地址散列（Source Hashing）

LVS的体系架构如图：

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LVS三层架构

负载均衡层

　　Load Balancer层：位于整个集群系统的最前端，有一台或者多台负载调度器（Director Server）组成，LVS模块就安装在Director Server上，而Director的主要作用类似于一个路由器，它含有完成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Server Array层的应用服务器（Real Server）上。同时，在Director Server上还要安装对Real Server服务的监控模块Ldirectord，此模块用于监测各个Real Server服务的健康状况。在Real Server不可用时把它从LVS路由表中剔除，恢复时重新加入。

服务器群组层

　　Server Array层：由一组实际运行应用服务的机器组成，Real Server可以是WEB服务器、MAIL服务器、FTP服务器、DNS服务器、视频服务器中的一个或者多个，每个Real Server之间通过高速的LAN或分布在各地的WAN相连接。在实际的应用中，Director Server也可以同时兼任Real Server的角色。

数据共享存储层

　　Shared Storage层：是为所有Real Server提供共享存储空间和内容一致性的存储区域，在物理上，一般有磁盘阵列设备组成，为了提供内容的一致性，一般可以通过NFS网络文件系统共享数 据，但是NFS在繁忙的业务系统中，性能并不是很好，此时可以采用集群文件系统，例如Red hat的GFS文件系统，oracle提供的OCFS2文件系统等。

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LVS工作模式

NAT模式

　　特点：防火墙的转发、不同网段通信、数据流量消耗比较大。

　　LVS/NAT： 即（Virtual Server via Network Address Translation）也就是网络地址翻译技术实现虚拟服务器，当用户请求到达调度器时，调度器将请求报文的目标地址（即虚拟IP地址）改写成选定的Real Server地址，同时报文的目标端口也改成选定的Real Server的相应端口，最后将报文请求发送到选定的Real Server。在服务器端得到数据后，Real Server返回数据给用户时，需要再次经过负载调度器将报文的源地址和源端口改成虚拟IP地址和相应端口，然后把数据发送给用户，完成整个负载调度过程。可以看出，在NAT方式下，用户请求和响应报文都必须经过Director Server地址重写，当用户请求越来越多时，调度器的处理能力将称为瓶颈。

TUN模式

　　特点：更改目标的IP地址、服务端接收请求数据后直接交给客户端，不通过调度器。

　　LVS/TUN ：即（Virtual Server via IP Tunneling） 也就是IP隧道技术实现虚拟服务器。它的连接调度和管理与VS/NAT方式一样，只是它的报文转发方法不同，VS/TUN方式中，调度器采用IP隧道技术将用户请求转发到某个Real Server，而这个Real Server将直接响应用户的请求，不再经过前端调度器，此外，对Real Server的地域位置没有要求，可以和Director Server位于同一个网段，也可以是独立的一个网络。因此，在TUN方式中，调度器将只处理用户的报文请求，集群系统的吞吐量大大提高。

DR模式

　　特点：更改目标mac地址、服务端接收请求数据后直接交给客户端，不通过调度器。

　　VS/DR： 即（Virtual Server via Direct Routing） 也就是用直接路由技术实现虚拟服务器。它的连接调度和管理与VS/NAT和VS/TUN中的一样，但它的报文转发方法又有不同，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。

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