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简介在各种互联网应用中，随着站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求越来越高，单台服务器将难以承担所有的访问。
除了使用价格昂贵的大型机、专用负载分流设备以外，企业还有另外一种选择来解决难题，那就是构建集群服务器——通过整合多台相对廉价的普通服务器，以同一个地址对外提供相同的服务。
本章将要学习在企业中最常用的一种群集技术——LVS（Linux Virtual Server,Linux虚拟服务器）。
本章重点:群集模式:NFS共享存储服务直接路由(DR)模式的负载均衡群集7.1 LVS群集应用基础群集（或集群）的称呼来自于英文单词“Cluster”，表示一群、一串的意思，用在服务器领域则表示大量服务器的集合体，以区分于单个服务器。
本节将对集群的结构、工作模式、LVS虚拟应用以及NFS共享存储做一个基础讲解。
7.1.1 集群技术概述根据实际企业环境的不同，群集所提供的功能也各不相同，采用的技术细节也可能各有千秋。
然而从整体上来年，需要先了解一些关于群集的共性特征，这样才能在构建和维护群集的工作中做到心中有数，避免操作上的盲目性。
1、群集的类型无论是哪种群集，都至少包括两台节点服务器，而对外表现为一个整体，只提供一个访问入口（域名或IP地址），相当于一台大型计算机。
根据群集所针对的目标差导，可以分为以下三种类型。
负载均衡群集（Load Balance Cluster）：以提高应用系统的响应能力，尽可能处理更多的访问要求，减少延迟为目标，获得高并发、高负载（LB）的整体性能，例如“DNS 轮询”、“应用层交换”、“反向代理”等都可用作负载均衡群集。
LB的负载分配依赖于主节点的分流算法，将来自客户机的访问请求分担给多个服务器节点，从而缓解整个系统的负载压力。
高可用群集（High Availablity Cluster）:以提高应用系统的可靠性，尽可能的减少中断的时间为目标，确保服务的连续性，达到高可用（HA）的容错效果，例如“故障切换”、“双机热备”等都属于高可用群集技术。
如何配置LVS/NAT、LVS/TUN、LVS/DR方式的负载均衡集群2010年10月28日星期四下午 02:29转载自yupanlovehlq最终编辑yupanlovehlq实例理解了上述关于请求转发方式和调度算法的基本概念后，就可以运用LVS来具体实现几种不同方式的负载均衡的集群系统。
LVS的配置是通过前面所安装的IP虚拟服务器软件ipvsadm来实现的。
ipvsadm与LVS的关系类似于 iptables和NetFilter的关系，前者只是一个建立和修改规则的工具，这些命令的作用在系统重新启动后就消失了，所以应该将这些命令写到一个脚本里，然后让它在系统启动后自动执行。
网上有不少配置LVS的工具，有的甚至可以自动生成脚本。
但是自己手工编写有助于更深入地了解，所以本文的安装没有利用其它第三方提供的脚本，而是纯粹使用ipvsadm命令来配置。
下面就介绍一下如何配置LVS/NAT、LVS/TUN、LVS/DR方式的负载均衡集群。
1.设定LVS/NAT方式的负载均衡集群NAT是指Network Address Translation，它的转发流程是：Director机器收到外界请求，改写数据包的目标地址，按相应的调度算法将其发送到相应Real Server上，Real Server处理完该请求后，将结果数据包返回到其默认网关，即Director机器上，Director机器再改写数据包的源地址，最后将其返回给外界。
这样就完成一次负载调度。
构架一个最简单的LVS/NAT方式的负载均衡集群如图2所示。
图2 LVS/NAT方式的集群简图Real Server可以是任何的操作系统，而且无需做任何特殊的设定，惟一要做的就是将其默认网关指向Director机器。
Real Server可以使用局域网的内部IP(192.168.0.0/24)。
Director要有两块网卡，一块网卡绑定一个外部IP地址 (10.0.0.1)，另一块网卡绑定局域网的内部IP(192.168.0.254)，作为Real Server的默认网关。
1.背景随着你的网站业务量的增长你网站的服务器压力越来越大？需要负载均衡方案！商业的硬件如F5又太贵，你们又是创业型互联公司如何有效节约成本，节省不必要的浪费？同时实现商业硬件一样的高性能高可用的功能？有什么好的负载均衡可伸张可扩展的方案吗？答案是肯定的！有！我们利用LVS+Keepalived基于完整开源软件的架构可以为你提供一个负载均衡及高可用的服务器。
2.L VS+Keepalived介绍LVS是Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。
本项目在1998年5月由章文嵩博士成立，是中国国内最早出现的自由软件项目之一。
目前有三种IP负载均衡技术（VS/NAT、VS/TUN和VS/DR）；八种调度算法（rr,wrr,lc,wlc,lblc,lblcr,dh,sh）。
Keepalived在这里主要用作RealServer的健康状态检查以及LoadBalance主机和BackUP主机之间failover的实现。
3.相关术语3.1IP负载均衡技术3.1.1VS/NAT客户通过Virtual IP Address（虚拟服务的IP地址）访问网络服务时，请求报文到达调度器，调度器根据连接调度算法从一组真实服务器中选出一台服务器，将报文的目标地址Virtual IP Address改写成选定服务器的地址，报文的目标端口改写成选定服务器的相应端口，最后将修改后的报文发送给选出的服务器。
同时，调度器在连接Hash表中记录这个连接，当这个连接的下一个报文到达时，从连接Hash表中可以得到原选定服务器的地址和端口，进行同样的改写操作，并将报文传给原选定的服务器。
当来自真实服务器的响应报文经过调度器时，调度器将报文的源地址和源端口改为Virtual IP Address和相应的端口，再把报文发给用户。
我们在连接上引入一个状态机，不同的报文会使得连接处于不同的状态，不同的状态有不同的超时值。
lvs负载均衡策略LVS（Linux Virtual Server）是一种用于实现负载均衡的策略，它可以将客户端的请求分发到多个服务器上，提高系统的可靠性和性能。
LVS基于Linux操作系统，通过网络层的处理来实现负载均衡，具有高效、稳定、灵活等优点。
LVS负载均衡策略主要包括四种模式：NAT模式、DR模式、TUN 模式和IPVS模式。
这些模式根据不同的需求和网络环境选择，以实现最佳的负载均衡效果。
NAT模式是最常用的负载均衡模式之一。
在NAT模式下，LVS将客户端请求发送到负载均衡器上，负载均衡器通过NAT转换将请求转发给后端的服务器。
这种模式简单实用，适用于大多数的负载均衡场景。
DR模式是一种高性能的负载均衡模式。
在DR模式下，负载均衡器只负责将请求转发给后端的服务器，而不参与数据的传输。
后端服务器将响应直接发送给客户端，减少了负载均衡器的压力，提高了系统的性能。
TUN模式是一种混合模式，结合了NAT模式和DR模式的优点。
在TUN模式下，负载均衡器会将请求和响应都经过自身进行转发，但是数据包的源和目的IP地址都是真实的服务器地址。
这种模式适用于一些特殊的网络环境，具有一定的灵活性和可扩展性。
IPVS模式是LVS的核心模式，也是最强大的负载均衡模式。
在IPVS模式下，负载均衡器通过操作系统的IPVS模块来实现负载均衡功能，具有非常高的性能和灵活性。
IPVS模式可以根据不同的负载均衡算法来选择后端服务器，如轮询、加权轮询、最少连接等。
此外，IPVS模式还支持会话保持和健康检查等功能，确保系统的可靠性和稳定性。
除了以上四种负载均衡模式，LVS还支持多种负载均衡算法，如轮询、加权轮询、最少连接、源地址哈希等。
这些算法可以根据具体的需求来选择，以实现最优的负载均衡效果。
在实际应用中，LVS负载均衡策略可以应用于各种场景，如Web服务器、数据库服务器、邮件服务器等。
通过将请求分发到多个服务器上，可以提高系统的并发处理能力，减轻单个服务器的压力，提高系统的可用性和可靠性。
一、LVS概念LVS（Linux Virtual Server）：Linux 虚拟服务器LVS是个负载均衡设备，它不提供任何服务，用户请求到这里的时候，它是将客户需求转发至后端真正提供服务的服务，所以说后端的服务称作real server。
LVS分为两段，前一段称为ipvsadm（管理集群服务的命令行工具），后面一段叫做ipvs（内核模块）【提示：LVS和iptables不能同时使用】。
二、LVS类型LB（Load Balancing）：负载均衡集群特性：为了增加能力HA（High Availability）：高可用集群特性：提供服务的可用性(一年在线时间达到99.999%才行)计算方法：在线时间/(在线时间/故障处理时间)HP（[HPC]High Performance）：高性能集群特性：提供服务的性能三、LVS组成结构（负载均衡实现方案）基于DNS域名轮流解析的方法基于客户端调度访问的方法基于应用层系统负载的调度方法基于IP地址的调度方法其中基于IP的负载调度算法中，IP负载均衡技术是执行效率最高的四、LVS十种调度算法1、静态调度：①rr（Round Robin）:轮询调度，轮叫调度轮询调度算法的原理是每一次把来自用户的请求轮流分配给内部中的服务器，从1开始，直到N(内部服务器个数)，然后重新开始循环。
算法的优点是其简洁性，它无需记录当前所有连接的状态，所以它是一种无状态调度。
【提示：这里是不考虑每台服务器的处理能力】②wrr：weight,加权（以权重之间的比例实现在各主机之间进行调度）由于每台服务器的配置、安装的业务应用等不同，其处理能力会不一样。
所以，我们根据服务器的不同处理能力，给每个服务器分配不同的权值，使其能够接受相应权值数的服务请求。
③sh:source hashing,源地址散列。
主要实现会话绑定，能够将此前建立的session信息保留了源地址散列调度算法正好与目标地址散列调度算法相反，它根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的并且没有超负荷，将请求发送到该服务器，否则返回空。
提高服务器响应能力的方法scale on 在原有服务器的基础上进行升级或者直接换一台新的性能更高的服务器。
scale out 横向扩展，将多台服务器并发向外响应客户端的请求。
优点：成本低，扩展架构比较简单。
集群（Cluster），通俗地讲就是按照某种组织方式将几台电脑组织起来完成某种特定任务的这样一种架构。
三种集群类型：LB，Load Balancing 负载均衡：在一定程度上能够实现高可用的目的。
HA，High Availability 高可用：实时在线，能够及时响应客户端请求，企业应用要求达到7*24小时，99.999%时间在线。
HP，High Performance 高性能提供大量超级运算能力的集群。
LB 负载均衡架构：Director（dispatcher）：负责接收客户端请求，并将请求按照某种算法分发到后台真正提供服务的服务器上。
既可以基于硬件（F5）来实现，也可以基于软件来实现。
基于软件实现的又分为四层交换：基于IP地址和端口号组合起来对服务做重定向（LVS）。
七层交换：通常指的是反向代理（proxy），例如：squid。
LVS：Linux Virtual Server类似于iptables的架构，在内核中有一段代码用于实时监听数据包来源的请求，当数据包到达端口时做一次重定向。
这一系列的工作必须在内核中实现。
在内核中实现数据包请求处理的代码叫做ipvs。
ipvs仅仅提供了功能框架，还需要自己手动定义是数据对哪个服务的请求，而这种定义需要通过写规则来实现，写规则的工具就称为ipvsadm。
应用场景高吞吐量（higher throughput）冗余（redundancy）适应性（adaptability）LVS负载均衡架构Virtual IP（VIP）address：Director用来向客户端提供服务的IP地址Real IP （RIP） address：集群节点（后台真正提供服务的服务器）所使用的IP地址Director's IP (DIP) address：Director用来和D/RIP 进行联系的地址Client computer's IP (CIP) address：公网IP，客户端使用的IP。
LVS负载均衡原理和算法详解LVS负载均衡原理和算法详解Internet的快速增长使多媒体⽹络服务器⾯对的访问数量快速增加，服务器需要具备提供⼤量并发访问服务的能⼒，因此对于⼤负载的服务器来讲，CPU、I/O处理能⼒很快会成为瓶颈。
由于单台服务器的性能总是有限的，简单的提⾼硬件性能并不能真正解决这个问题。
为此，必须采⽤多服务器和负载均衡技术才能满⾜⼤量并发访问的需要。
Linux 虚拟服务器(Linux Virtual Servers,LVS) 使⽤负载均衡技术将多台服务器组成⼀个虚拟服务器。
它为适应快速增长的⽹络访问需求提供了⼀个负载能⼒易于扩展，⽽价格低廉的解决⽅案。
LVS是⼀个开源的软件，可以实现LINUX平台下的简单负载均衡。
LVS是Linux Virtual Server的缩写，意思是Linux虚拟服务器。
在调度器的实现技术中，IP负载均衡技术是效率最⾼的。
在已有的IP负载均衡技术中有通过⽹络地址转换（Network Address Translation）将⼀组服务器构成⼀个⾼性能的、⾼可⽤的虚拟服务器，我们称之为VS/NAT技术（Virtual Server via Network Address Translation），⼤多数商品化的IP负载均衡调度器产品都是使⽤此⽅法，如Cisco的LocalDirector、F5的Big/IP和 Alteon的ACEDirector。
在分析VS/NAT的缺点和⽹络服务的⾮对称性的基础上，通过IP隧道实现虚拟服务器的⽅法VS/TUN （Virtual Server via IP Tunneling），和通过直接路由实现虚拟服务器的⽅法VS/DR（Virtual Server via Direct Routing），它们可以极⼤地提⾼系统的伸缩性。
所以，IPVS软件实现了这三种IP负载均衡技术，它们的⼤致原理如下。
1,Virtual Server via Network Address Translation（VS/NAT）通过⽹络地址转换，调度器重写请求报⽂的⽬标地址，根据预设的调度算法，将请求分派给后端的真实服务器；真实服务器的响应报⽂通过调度器时，报⽂的源地址被重写，再返回给客户，完成整个负载调度过程2,Virtual Server via Direct Routing（VS/DR）VS/DR通过改写请求报⽂的MAC地址，将请求发送到真实服务器，⽽真实服务器将响应直接返回给客户。
使用LVS实现负载均衡原理及安装配置详解负载均衡集群是load balance 集群的简写，翻译成中文就是负载均衡集群。
常用的负载均衡开源软件有nginx、lvs、haproxy，商业的硬件负载均衡设备F5、Netscale。
这里主要是学习LVS 并对其进行了详细的总结记录。
一、负载均衡LVS基本介绍LB集群的架构和原理很简单，就是当用户的请求过来时，会直接分发到Director Server上，然后它把用户的请求根据设置好的调度算法，智能均衡地分发到后端真正服务器(real server)上。
为了避免不同机器上用户请求得到的数据不一样，需要用到了共享存储，这样保证所有用户请求的数据是一样的。
LVS是Linux Virtual Server 的简称，也就是Linux虚拟服务器。
这是一个由章文嵩博士发起的一个开源项目，它的官方网站是现在LVS 已经是Linux 内核标准的一部分。
使用LVS 可以达到的技术目标是：通过LVS 达到的负载均衡技术和Linux 操作系统实现一个高性能高可用的Linux 服务器集群，它具有良好的可靠性、可扩展性和可操作性。
从而以低廉的成本实现最优的性能。
LVS 是一个实现负载均衡集群的开源软件项目，LVS架构从逻辑上可分为调度层、Server集群层和共享存储。
二、LVS的基本工作原理1.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2.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3.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4.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三、LVS的组成LVS 由2部分程序组成，包括ipvs 和ipvsadm。
lvs负载均衡策略LVS负载均衡策略负载均衡是指将网络流量均匀地分发到多个服务器上，以提高系统的性能、可靠性和可扩展性。
而LVS（Linux Virtual Server）作为一种开源的负载均衡方案，提供了多种策略来实现负载均衡的功能。
LVS负载均衡策略主要包括四种：轮询调度、加权轮询调度、最少连接调度和源地址散列调度。
它们各自具有不同的特点和适用场景，下面将逐一介绍。
1. 轮询调度轮询调度是LVS中最基本的负载均衡策略之一，它将网络请求按照顺序依次分发给每个服务器。
当请求量相对均衡时，轮询调度可以保证每个服务器都能平均分担负载，但当服务器性能不一致或者请求量差异较大时，轮询调度无法实现真正的负载均衡。
2. 加权轮询调度加权轮询调度在轮询调度的基础上引入了权重的概念。
每个服务器都被赋予一个权重值，权重越高的服务器可以处理更多的请求。
通过合理设置权重，可以根据服务器的性能和负载情况来分配请求，实现更精细的负载均衡。
3. 最少连接调度最少连接调度是根据服务器当前的连接数来分配请求的策略。
当服务器的连接数越少，说明其负载较轻，可以处理更多的请求。
最少连接调度可以动态地将请求分发给连接数最少的服务器，从而实现负载均衡。
这种策略适用于长连接场景，如HTTP持久连接、数据库连接等。
4. 源地址散列调度源地址散列调度是根据请求的源IP地址来进行散列计算，并将计算结果作为分发请求的依据。
对于相同的源IP地址，LVS会将其请求分发到同一个服务器上，这样可以保证来自同一客户端的请求都被发送到同一个服务器，避免了一些应用场景下的问题，如会话保持等。
除了以上四种常见的负载均衡策略之外，LVS还支持自定义调度策略。
用户可以根据自己的需求编写调度算法，并将其加载到LVS中进行使用。
在实际应用中，不同的负载均衡策略适用于不同的场景。
例如，轮询调度适用于请求量相对均衡、服务器性能相似的情况；加权轮询调度适用于服务器性能差异较大的场景；最少连接调度适用于长连接场景；源地址散列调度适用于需要会话保持的应用场景。
