LVS 介紹

LVS 介紹

說明：

• LVS是Linux Virtual Server的簡稱
• LVS是一個實現負載均衡的開源軟件項目
• LVS效率要高於Nginx
• LVS工做在ISO的第4層（傳輸層）

LVS架構有三層：

• 最前端的：負載均衡層（Loader Balancer）
• 中間的：服務器羣組層（Server Array）
• 最底層的：數據共享存儲層（Shared Storage）

LVS三種工做模式：

• NAT：調度器將請求的目標IP即vip地址改成Real server的ip，返回數據包也通過調度器調度把原地址改成vip

• TUN：調度器將請求來的數據包封裝加密經過ip隧道轉發到後端的real server上，而real server 會直接把數據返回給客戶端，再也不通過調度器。

• DR：調度器將請求來的數據包的目標mac地址改成real server的mac地址，返回的時候也不通過調度器直接返回給客戶端。

LVS八種算法：

• 輪叫調度(Round Robin)(簡稱rr)：平均分發給每一個請求
• 加權輪叫(Weighted Round Robin)(簡稱wrr)：定義某個機器的輪詢次數
• 最少連接(least connection)(簡稱LC)：判斷哪一個機器處理連接少（處理請求快）就多發送請求。
• 加權最少連接(Weighted Least Connections)(簡稱WLC)：在最少連接的基礎上，加入權重。

• 基於局部性的最少連接（Locality-Based Least Connections）
• 帶複製的基於局部性最少連接（Locality-Based Least Connections with Replication）
• 目標地址散列（Destination Hashing）
• 源地址散列（Source Hashing）

LVS的體系架構如圖：

 

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LVS三層架構

負載均衡層

　　Load Balancer層：位於整個集羣系統的最前端，有一臺或者多臺負載調度器（Director Server）組成，LVS模塊就安裝在Director Server上，而Director的主要做用相似於一個路由器，它含有完成LVS功能所設定的路由表，經過這些路由表把用戶的請求分發給Server Array層的應用服務器（Real Server）上。同時，在Director Server上還要安裝對Real Server服務的監控模塊Ldirectord，此模塊用於監測各個Real Server服務的健康情況。在Real Server不可用時把它從LVS路由表中剔除，恢復時從新加入。

服務器羣組層

　　Server Array層：由一組實際運行應用服務的機器組成，Real Server能夠是WEB服務器、MAIL服務器、FTP服務器、DNS服務器、視頻服務器中的一個或者多個，每一個Real Server之間經過高速的LAN或分佈在各地的WAN相鏈接。在實際的應用中，Director Server也能夠同時兼任Real Server的角色。

數據共享存儲層

　　Shared Storage層：是爲全部Real Server提供共享存儲空間和內容一致性的存儲區域，在物理上，通常有磁盤陣列設備組成，爲了提供內容的一致性，通常能夠經過NFS網絡文件系統共享數 據，可是NFS在繁忙的業務系統中，性能並非很好，此時能夠採用集羣文件系統，例如Red hat的GFS文件系統，oracle提供的OCFS2文件系統等。

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LVS工做模式

NAT模式

　　特色：防火牆的轉發、不一樣網段通訊、數據流量消耗比較大。

　　LVS/NAT： 即（Virtual Server via Network Address Translation）也就是網絡地址翻譯技術實現虛擬服務器，當用戶請求到達調度器時，調度器將請求報文的目標地址（即虛擬IP地址）改寫成選定的Real Server地址，同時報文的目標端口也改爲選定的Real Server的相應端口，最後將報文請求發送到選定的Real Server。在服務器端獲得數據後，Real Server返回數據給用戶時，須要再次通過負載調度器將報文的源地址和源端口改爲虛擬IP地址和相應端口，而後把數據發送給用戶，完成整個負載調度過程。能夠看出，在NAT方式下，用戶請求和響應報文都必須通過Director Server地址重寫，當用戶請求愈來愈多時，調度器的處理能力將稱爲瓶頸。

TUN模式

　　特色：更改目標的IP地址、服務端接收請求數據後直接交給客戶端，不經過調度器。

　　LVS/TUN ：即（Virtual Server via IP Tunneling） 也就是IP隧道技術實現虛擬服務器。它的鏈接調度和管理與VS/NAT方式同樣，只是它的報文轉發方法不一樣，VS/TUN方式中，調度器採用IP隧道技術將用戶請求轉發到某個Real Server，而這個Real Server將直接響應用戶的請求，再也不通過前端調度器，此外，對Real Server的地域位置沒有要求，能夠和Director Server位於同一個網段，也能夠是獨立的一個網絡。所以，在TUN方式中，調度器將只處理用戶的報文請求，集羣系統的吞吐量大大提升。

DR模式

　　特色：更改目標mac地址、服務端接收請求數據後直接交給客戶端，不經過調度器。

　　VS/DR： 即（Virtual Server via Direct Routing） 也就是用直接路由技術實現虛擬服務器。它的鏈接調度和管理與VS/NAT和VS/TUN中的同樣，但它的報文轉發方法又有不一樣，VS/DR經過改寫請求報文的MAC地址，將請求發送到Real Server，而Real Server將響應直接返回給客戶，免去了VS/TUN中的IP隧道開銷。這種方式是三種負載調度機制中性能最高最好的，可是必需要求Director Server與Real Server都有一塊網卡連在同一物理網段上。