LVS

一、LVS简介

        LVS（Linux Virtual Server）即Linux虚拟服务器，是由章文嵩博士主导的开源负载均衡项目，目前LVS已经被集成到Linux内核模块中。该项目在Linux内核中实现了基于IP的数据请求负载均衡调度方案，终端互联网用户从外部访问公司的外部负载均衡服务器，终端用户的Web请求会发送给LVS调度器，调度器根据配置的算法决定将该请求发送给后端对应的某台Web服务器。不管后端对应的是哪台真实服务器得到的服务内容都是一样的，整个集群对用户而言都是透明的。最后根据LVS工作模式的不同，真实服务器会选择不同的方式将用户需要的数据发送给用户。

        LVS工作模式分为NAT模式、TUN模式、以及DR模式。

二、工作模式解析

1、基于NAT的LVS模式负载均衡

NAT（Network Address Translation）即网络地址转换，其作用是通过数据报头的修改，使得位于企业内部的私有IP地址可以访问外网，以及外部用用户可以访问位于公司内部的私有IP主机

。VS/NAT工作模式拓扑结构如图2所示，LVS负载调度器可以使用两块网卡配置不同的IP地址，eth0设置为私钥IP与内部网络通过交换设备相互连接，eth1设备为外网IP与外部网络联通。

 第一步，用户通过互联网DNS服务器解析到公司负载均衡设备上面的外网地址。LVS外网IP又称VIP（Virtual IP Address）,对用户而言后台的真实服务器是透明的。

  第二步LVS将根据预设的算法选择后端的一台真实服务器，将数据请求包转发给真实服务器，并且在转发之前LVS会修改数据包中的目标地址以及目标端口，目标地址与目标端口将被修改为

选出的真实服务器IP地址以及相应的端口。

    第三步，真实的服务器将响应数据包返回给LVS调度器，调度器在得到响应的数据包后会将源地址和源端口修改为VIP及调度器相应的端口，修改完成后，由调度器将响应数据包发送回终

端用户，另外，由于LVS调度器有一个连接Hash表，该表中会记录连接请求及转发信息，当同一个连接的下一个数据包发送给调度器时，从该Hash表中可以直接找到之前的连接记录，并根据记

录信息选出相同的真实服务器及端口信息。

缺点：

在LVS（NAT）模式的集群环境中，由于所有的数据请求及响应的数据包都需要经过LVS调度器转发，如果后端服务器的数量大于10台，则调度器就会成为整个集群环境的瓶颈。

2、基于TUN的LVS负载均衡

  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。

其中用到了IP隧道技术，

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（修改目标地址为真实服务器的IP地址及对应端口）

。

缺点：

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。

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。

3、基于DR的LVS负载均衡

DR模式也叫直接路由模式，

该模式中LVS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。

多台计算机都设置了同样一个VIP地址，要求调度器的VIP地址是对外可见的，

请求数据的地址是VIP地址，访问的是调度器的VIP地址，返回的源地址

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。

缺点：

要求调度器与后端服务器必须在同一个局域网内

三、LVS负载均衡调度算法    

1、轮询调度

   依次循环的方式调度到不同的真实服务器上，实现简单

2、加权轮询调度

   给服务器设置一个权值，权值越大性能越好，分配到的处理数就越多。权重的范围为0~100

3、最小连接调度

   把新的请求分配到当前连接数最小的服务器上

4、加权最小连接调度

   服务器的缺省值是1，系统管理员可以动态的设置服务器的权值。

5、基于局部的最小连接调度

6.带复制的基于局部性的最少连接

7.目标地址散列调度

8.源地址散列调度

9.最短的期望的延迟

10.最少队列调度

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版权声明：本文为CSDN博主「chenhuyang」的原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。

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