lvs:linux Virtual Server
  L4:Layer 4,四层交换，四层路由

lvs管理工具:

ipvsadm/ipvs(让用户定义规则)

ipvsadm:用户空间的命令行工具，用于管理集群服务；（即规则的增删查改）

支持TCP,UDP,AH,EST,AH_EST,SCTP等诸多协议

lvs几个概念

  •   调度器：director,dispatcher,balancer
  •   RS:Real Server（后端真实提供服务主机）
  •   Client IP:CIP（客户访问的IP）
  •   Director Virtual IP:VIP（提供外网访问的虚拟IP）
  •   Director IP:DIP（虚拟IP主机上的真实IP）
  •   Real Server IP:RIP（后端真实提供服务主机的IP）

lvs工作模式

  •   Lvs-nat:通常称为MASQUERADE
  •   Lvs-dr(direct routing直接路由):GATEWAY
  •   Lvs-tun(ip tunneling，隧道模式):IPIP
  •   Lvs-fullnat:

lvs-nat模式

技术图片

  请求和响应报文都经过director,而且DIP和RIP    必须在同一网段；
  多目标的DNAT(iptables):它通过修改请求报文的目标IP地址（同时可能会修改目标端口）至挑选出某RS的RIP实现转发；
  （1）RS应该和DIP应该使用私网地址，且RS的网关要指向DIP; 
  （2）请求和响应报文都经由director转发；极高负载的场景中，director可能会成系统瓶颈；
  （3）支持端口映射；
  （4）RS可以使用任意OS；
  （5）RS的RIP和Director的DIP必须在同一IP网络；
  （6）由于数据包来回都需要经过高度器，因此要开启内核转发功能，当然防火墙Iptables也要开启forward功能

lvs-dr模式（生产中最常用的模式）

技术图片

  dr模式的工作原理：
    a.direct routing,客户端请求报文经由director; 
    b.direct通过修改请求报文的目标MAC地址进行转发，将MAC改为后端RS的MAC，然后将请求发送给修改后的MAC对应的RS；
    c.响应报文经由RS直接经由网关响应客户端; 

    在以上流程中，唯一修改的就是目标MAC
    所有节点和LVS要处于一个局域网，可以是不同网段; 

  后端RS如何实现直接将请求直接响应：

    a.在RS的lo上绑定VIP

    b.抑制arp广播响应

    注：修改RS主机内核的参数（抑制arp广播，因为RS会在lo上配置VIP，客户端请求时会发arp广播，如果不抑制，会有2个主机进行响应，LVS功能就会失效；在LVS和RS之间没有广播进行，LVS是直接封闭信息，经由Director算法找到RS，从而由RS直接进行转发）

  （1）保证前端路由器将目标IP为VIP的请求报文发送给director;
  （2）RS的RIP可以使用私有地址，但也可以使用公网地址；
  （3）RS跟Director必须在同一物理网络中；可以是不同网段；
  （4）请求报文经由Director调度，但响应报文一定不能经由Director;
  （5）不支持端口映射；
  （6）RS可以是大多数OS；
  （7）RS的网关不能指向DIP;
  （8）理论上只要RS可以出网即可，不是必须要配置外网IP，当然配置外网响应速度会更快（否则容易造成网关瓶颈）
  （9）总的来说DR模式效率很高，但配置较麻烦，建议日PV在1000-2000WPV或并发请求1万以下的建议用haproxy/nginx模型
  （10）直接对外的访问业务，例如：web服务做RS节点，RS最好用公网IP地址，如果不直接对外的业务，例如：mysql，存储系统RS节点，最好只用内部IP地址

Lvs-tun模式:（ipip隧道）

技术图片

  不修改请求报文的IP首部，而是通过在原有的IP首部(CIP-VIP)之外，再封装一个ip首部(DIP-RIP);
  (1)RIP,DIP,VIP全得是公网地址;
  (2)RS的网关不能指向DIP;
  (3)请求报文必须经由director调度，但响应报文必须不能经由director;
  (4)不支持端口映射；
  (5)RS的OS必须支持隧道功能；
  基本上同dr模式一样，只是在客户端请求的时候在首部添加一个指向RS的IP头部

Lvs-fullnat:源地址和目标地址都会改变

  director通过同时修改请求报文的上标地址和源地址进行转发；
  (1)VIP是公网地址；RIP和DIP是私网地址，二者无须在同一个网络中：
  (2)RS接收到的请求报文的源地址为DIP，因此要响应给DIP; 
  (3)请求报文和响应报文都必须经由Director；
  (4)支持端口映射机制;
  (5)RS的OS可以是任意OS；

LVS的负载调度算法

  • 轮询 (Round Robin)
    • 将收到的访问请求按照顺序轮流分配给群集中的各节点(真是服务器),均等的对待每一台服务器，而不管服务器的实际连接数和系统负载
  • 加权轮询(Weighted Round Robin)
    • 根据调度器设置的权重值来分发请求，权重值高的节点优先获得任务，分配的请求数越多
    • 保证性能强的服务器承担更多的访问流量