（一）LVS简介

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一、LVS简介

LVS是Linux Virtual Server的简称，即Linux虚拟服务器，创始人前阿里云首席科学家章文嵩博士(现已经在滴滴)，官方网站：www.linuxvirtualserver.org。
从内核版本2.4开始，已经完全内置了LVS的各个功能模块，无需给内核打任何补丁，可以直接使用LVS提供的各种功能。
通过LVS提供的负载均衡技术和Linux操作系统可实现一个高性能、高可用的服务器群集，它具有良好可靠性、可扩展性和可操作性，以低廉的成本实现最优的服务性能。
通用体系结构
　　LVS集群采用IP负载均衡技术和基于内容请求分发技术。调度器具有很好的吞吐率，将请求均衡地转移到不同的服务器上执行，且调度器自动屏蔽掉服 务器的故障，
从而将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器。整个服务器集群的结构对客户是透明的，而且无需修改客户端和服务器端的程序，以下是体系结构图
（来源http://www.linuxvirtualserver.org/architecture.html）：

• 负载调度器（load balancer），它是整个集群对外面的前端机，负责将客户的请求发送到一组服务器上执行。
• 服务器池（server pool），是一组真正执行客户请求的服务器，可以是WEB、MAIL、FTP和DNS服务器等。
• 共享存储（shared storage），它为服务器池提供一个共享的存储区，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，例如数据库、分布式文件系统、网络存储等。
  优缺点
• 高并发连接：LVS基于内核网络层面工作，有超强的承载能力和并发处理能力。单台LVS负载均衡器，可支持上万并发连接。稳定性强：是工作在网络4层之上仅作分发之用，这个特点也决定了它在负载均衡软件里的性能最强，稳定性最好，对内存和cpu资源消耗极低。
• 成本低廉：硬件负载均衡器少则十几万，多则几十万上百万，LVS只需一台服务器和就能免费部署使用，性价比极高。
• 配置简单：LVS配置非常简单，仅需几行命令即可完成配置，也可写成脚本进行管理。
• 支持多种算法：支持8种负载均衡算法，可根据业务场景灵活调配进行使用。
• 支持多种工作模型：可根据业务场景，使用不同的工作模式来解决生产环境请求处理问题。
• 应用范围广：因为LVS工作在4层，所以它几乎可以对所有应用做负载均衡，包括http、数据库、DNS、ftp服务等等。
• 缺点：工作在4层，不支持7层规则修改，机制过于庞大，不适合小规模应用。
  组件和专业术语
  组件：
• ipvsadm：用户空间的客户端工具，用于管理集群服务及集群服务上的RS等；
• ipvs：工作于内核上的netfilter INPUT钩子之上的程序，可根据用户定义的集群实现请求转发；
• 专业术语：
• VS：Virtual Server ，虚拟服务
• Director： Balancer ，也叫DS(Director Server)负载均衡器、分发器
• RS：Real Server ，后端请求处理服务器，真实服务器
• CIP: Client IP ，客户端IP
• VIP：Director Virtual IP ，负载均衡器虚拟IP
• DIP：Director IP ，负载均衡器IP
• RIP：Real Server IP ，后端请求处理的服务器IP
  工作模型　　
  
  VS工作在内核空间，基于内核包处理框架Netfilter实现的一种负责均衡技术，其在工作模式如上图,大致过程：

1. 当客户端的请求到达负载均衡器的内核空间时，首先会到达PREROUTING链。
2. 当内核发现请求数据包的目的地址是本机时，将数据包送往INPUT链。
3. LVS由用户空间的ipvsadm和内核空间的IPVS组成，ipvsadm用来定义规则，IPVS利用ipvsadm定义的规则工作，IPVS工作在INPUT链上,当数据包到达INPUT链时，首先会被IPVS检查，如果数据包里面的目的地址及端口没有在规则里面，那么这条数据包将被放行至用户空间。
4. 如果数据包里面的目的地址及端口在规则里面，那么这条数据报文将被修改目的地址为事先定义好的后端服务器，并送往POSTROUTING链。
5. 最后经由POSTROUTING链发往后端服务器。