LVS专有名词定义

Director/VS：负责调度集群的主机；也简称调度器、分发器
DIP：与内部主机RIP通信的IP，在Director主机上
RS：Real Server(lvs)，真正的服务器，集群中各节点
RIP：RealServer IP；内部真正提供服务的主机
VIP：Virtual IP 向外提供服务的IP；通常此IP绑定域名
CIP：客户端IP

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，其体系结构如图1所示，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，调度器根据自己预设的算法决定将该请求发送给后端的某台Web服务器，比如，轮询算法可以将外部的请求平均分发给后端的所有服务器，终端用户访问LVS调度器虽然会被转发到后端真实的服务器，但如果真实服务器连接的是相同的存储，提供的服务也是相同的服务，最终用户不管是访问哪台真实服务器，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到终端用户，LVS工作模式分为NAT模式、TUN模式、以及DR模式。

三种工作模式解析

1、基于NAT的LVS模式负载均衡 （后端服务器会将响应数据经过调度器再传回给客户端）

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，相对于真实服务器而言，LVS外网IP又称VIP（Virtual IP Address），用户通过访问VIP，即可连接后端的真实服务器（Real Server），而这一切对用户而言都是透明的，用户以为自己访问的就是真实服务器，但他并不知道自己访问的VIP仅仅是一个调度器，也不清楚后端的真实服务器到底在哪里、有多少真实服务器。

第二步，用户将请求发送至124.126.147.168，此时LVS将根据预设的算法选择后端的一台真实服务器（192.168.0.1~192.168.0.3），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。

特点：

lvs的nat集群会将请求报文中的目标地址和目标端口修改为选定到的真实服务器的Ip和端口，从而实现报文的转发

1.RIP和DIP必须在同一个Ip网络中，且应使用私网地址，RS的网关要指向DIP；
2.请求报文和响应报文必须经由Director转发；
3.支持端口映射，可修改请求报文的目标端口；
4.director必须为Linux系统，RS可以为任意系统；

应用场景：由于配置简单，节省IP的特点，一般用在并发量不大的中小企业；

2、基于TUN的LVS负载均衡 （后端服务器直接将请求响应给客户端，不经过调度器）

概括：将LVS的请求和响应剥离出来，让LVS处理只请求，然后由后端真实服务器直接把接收过来的请求响应给客户端。

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。我们知道，数据请求包往往远小于响应数据包的大小。因为响应数据包中包含有客户需要的具体数据，所以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。VS/TUN工作模式拓扑结构如图3所示。其中，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（修改目标地址为调度器选择出来的真实服务器的IP地址及对应端口），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。

特点:

1.确保前端路由器将目标Ip为VIP的请求报文发往director；
2.RS的RIP可以使用私网地址，也可以是公网地址；RIP与DIP在同一IP网络；RIP的网关不能指向DIP，以确保响应报文不会经由Director；
3..RS跟Director要在同一个物理网络；
4.请求报文要经由Director，但响应不能经由Director，而是由RS直接发往Client；
5.dr模式不支持端口映射；

应用场景：并发量非常大的情况下会用到此类型，DR模型的并发处理量能达到硬件级别的能力；

3、基于DR的LVS负载均衡 （后端服务器通过路由器与客户端服务器响应数据）

在LVS（TUN）模式下，由于需要在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。与LVS（TUN）类似，DR模式也叫直接路由模式，其体系结构如图4所示，该模式中LVS依然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。与隧道模式不同的是，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。

特点：

转发方式：不修改请求报文的IP首部（源IP为CIP，目标IP为VIP），而是在原IP报文之外再封装一个IP首部（源IP是DIP，目标IP是RIP），将报文发往挑选出的目标RS；RS直接响应给客户端（源IP是VIP，目标IP是CIP）；
1.DIP、VIP、RIP都应该是公网地址；
2.RS的网关不能也不可指向DIP；
3.请求报文要经由Director，但响应不能经由Director；
4.不支持端口映射；
5.RS的OS得支持隧道功能；

应用场景：如果环境要求DIP与RIP不在同一物理网络(如灾备)时，就需要用到lvs-tun模型；

4、LVS-FULLNAT

特点:

通过同时修改请求报文的源IP地址和目标IP地址进行转发；

1. VIP是公网地址，RIP和DIP是私网地址，且通常不在同一IP网络；因此，RIP的网关一般不会指向DIP；
2. RS收到的请求报文源地址是DIP，因此，只能响应给DIP；但Director还要将其发往Client；
3. 请求和响应报文都经由Director；
4.支持端口映射；

应用场景：与lvs-nat类似，解决了跨越网段部署lvs的问题

3.LVS负载均衡调度算法

1.轮询调度
2.加权轮询调度
3.最小连接调度
4.加权最小连接调度
5.基于局部的最少连接
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U
9.最短的期望的延迟
10.最少队列调度

参考网址：

https://blog.csdn.net/weixin_40470303/article/details/80541639