LVS概念介绍

LVS是Linux Virtual Server的简称，也就是Linux虚拟服务器, 是一个由章文嵩博士发起的自由软件项目，现在已经是 Linux标准内核的一部分。LVS是一种叫基于TCP/IP的负载均衡技术，转发效率极高，具有处理百万计并发连接请求的能力。

LVS的IP负载均衡技术是通过IPVS模块实现的。IPVS模块是LVS集群的核心软件模块，它安装在LVS集群作为负载均衡的主节点上，虚拟出一个IP地址和端口对外提供服务。用户通过访问这个虚拟服务（VS），然后访问请求由负载均衡器（LB）调度到后端真实服务器（RS）中，由RS实际处理用户的请求给返回响应。

根据负载均衡器转发客户端请求以及RS返回响应机制的不同，将IPVS的转发模式分为三种：NAT，DR，FULLNAT。

LVS四种工作模式原理

LVS 是 Linux Virtual Server ：Linux 虚拟服务器；是一个虚拟的服务器集群【多台机器 LB IP】。

负载调度器(load balancer) ：它是整个LVS 集群对外的前端机器，负责将client请求发送到一组服务器[多台LB IP]上执行，而client端认为是返回来一个同一个IP【通常把这个IP 称为虚拟IP/VIP】

服务器池(server pool) ：一组真正执行client 请求的服务器，一般是我们的web服务器；除了web，还有FTP，MAIL，DNS

共享存储(shared stored) ：它为 server pool 提供了一个共享的存储区，很容易让服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务

常用术语

VS：Virtual Server #虚拟服务，一个抽象的服务，用于最开始接收 web 请求的服务

Director, Balancer #负载均衡器、分发器

RS：Real Server # 真正提供服务的服务器

CIP: Client IP #用户端IP，发起请求的客户端 IP，一般是公网 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 #真正提供 web 服务的服务器的 IP

（1）直接路由模式（LVS-DR）

互联网使用比较多的一种模式

DR模式是通过改写请求报文的目标MAC地址，将请求发给真实服务器的，而真实服务器响应后的处理结果直接返回给客户端用户。同TUN模式一样，DR模式可以极大的提高集群系统的伸缩性。而且DR模式没有IP隧道的开销，对集群中的真实服务器也没有必要必须支持IP隧道协议的要求。但是要求调度器LB与真实服务器RS都有一块网卡连接到同一物理网段上，必须在同一个局域网环境。

DR模式特点

优点：和TUN（隧道模式）一样，负载均衡器也只是分发请求，应答包通过单独的路由方法返回给客户端。与VS-TUN相比，VS-DR这种实现方式不需要隧道结构，因此可以使用大多数操作系统做为物理服务器。

缺点：（不能说缺点，只能说是不足）要求负载均衡器的网卡必须与物理网卡在一个物理段上。

（2）NAT模式（LVS-NAT）

NAT模式是通过网络地址转换的方法来实现调度的。首先调度器(LB)接收到客户的请求数据包时（请求的目的IP为VIP），根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器（RS）。然后调度就把客户端发送的请求数据包的目标IP地址及端口改成后端真实服务器的IP地址（RIP）,这样真实服务器（RS）就能够接收到客户的请求数据包了。真实服务器响应完请求后，查看默认路由（NAT模式下我们需要把RS的默认路由设置为LB服务器。）把响应后的数据包发送给LB,LB再接收到响应包后，把包的源地址改成虚拟地址（VIP）然后发送回给客户端。

NAT模式特点：

1、NAT技术将请求的报文和响应的报文都需要通过LB进行地址改写，因此网站访问量比较大的时候LB负载均衡调度器有比较大的瓶颈，一般要求最多之能10-20台节点

2、只需要在LB上配置一个公网IP地址就可以了。

3、每台内部的节点服务器的网关地址必须是调度器LB的内网地址。

4、NAT模式支持对IP地址和端口进行转换。即用户请求的端口和真实服务器的端口可以不一致。

（3）Full NAT模式（LVS-FullNAT）

客户端对VIP发起请求，Director接过请求发现是请求后端服务。Direcrot对请求报***full-nat，把源ip改为Dip，把目标ip转换为任意后端RS的rip，然后发往后端，rs接到请求后，进行响应，响应源ip为Rip，目标ip还是DIP，又内部路由路由到Director,Director接到响应报文，进行full-nat。将源地址为VIP，目标地址改为CIP

请求使用DNAT，响应使用SNAT

Full NAT模式特点：

FULL NAT 模式也不需要 LBIP 和realserver ip 在同一个网段；

full nat 跟nat 相比的优点是：保证RS回包一定能够回到LVS；因为源地址就是LVS== 不确定

full nat 因为要更新sorce ip 所以性能正常比nat 模式下降 10%

(4）IP隧道模式（LVS-Tunnel）

采用NAT模式时，由于请求和响应的报文必须通过调度器地址重写，当客户请求越来越多时，调度器处理能力将成为瓶颈。为了解决这个问题，调度器把请求的报文通过IP隧道转发到真实的服务器。真实的服务器将响应处理后的数据直接返回给客户端。这样调度器就只处理请求入站报文，由于一般网络服务应答数据比请求报文大很多，采用VS/TUN模式后，集群系统的***吞吐量可以提高10倍。

它和NAT模式不同的是，它在LB和RS之间的传输不用改写IP地址。而是把客户请求包封装在一个IP tunnel里面，然后发送给RS节点服务器，节点服务器接收到之后解开IP tunnel后，进行响应处理。并且直接把包通过自己的外网地址发送给客户不用经过LB服务器。

ip隧道模式特点：

负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器，而RS将应答包直接发给用户。所以，减少了负载均衡器的大量数据流动，负载均衡器不再是系统的瓶颈，就能处理很巨大的请求量，这种方式，一台负载均衡器能够为很多RS进行分发。而且跑在公网上就能进行不同地域的分发。

隧道模式的RS节点需要合法IP，这种方式需要所有的服务器支持”IP Tunneling”(IP Encapsulation)协议，服务器可能只局限在部分Linux系统上。

四种模式性能比较：

因为DR模式 IP TUNELL 模式都是在package in 时经过LVS ，在package out是直接返回给client，所以二者的性能比NAT 模式高，但IP TUNNEL 因为是TUNNEL 模式比较复杂，其性能不如DR模式；

FULL NAT 模式因为不仅要更换 DST IP 还更换 SOURCE IP 所以性能比NAT 下降10%

4种模式的性能如下：DR == IP TUNNEL ==NAT ==FULL NAT

架构设计之：LVS 三种模式

● NAT：网络地址转换模式

● DR：直接路由模式

● TUN：隧道模式

流程

优点

是最简单的部署，因为无需在网络地址上做映射和开发，仅仅是一个转发器。

不足

LVS会成为整个应用集群的性能瓶颈。源请求和对应的响应都会发给LVS，包发送后还要维护映射信息和socket连接，当网络异常时，单台的LVS设备可能无法承载压力。

流程

优点

对于请求，LVS设备只管请求的转发，当客户端App网络包收上来后，就可以断开与客户端App的连接。

对于响应，后端服务集群处理完请求直接与客户端App发生响应处理。

对于连接，可以省掉维护两端socket连接的时间。

不足

LVS设备要和后端服务集群处于同一个机房中才能使用mac地址转化协议，以使源IP地址和源mac地址可以不在同一个层级上。

流程

优点

LVS和后端服务集群不需要在同一个机房内。

不足

后端服务集群必须支持隧道模式。

使用最多的是LVS/DR模式，因为在局域网中才能保证系统的吞吐量，没有必要为了跨机房而使用隧道模式，除非原先就是跨机房部署。

LVS是什么汽车牌子

LVS是韩国现代胜达的改款车型，这个车在2009年的深圳车展上有展览过，全车改装很多，包括轮胎和胎铃都改大了，外貌比较豪放，2．7升V6双顶置凸轮轴引擎，179马力。

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