LVS（Linux virual server）详解-优快云博客

高可用性集群（High Availability Cluster）：旨在确保关键业务系统持续运行，当一个节点出现故障时，其他节点能够迅速接管，以减少停机时间。
负载均衡集群（Load Balancing Cluster）：将工作负载分布到多个节点上，以提高系统的整体性能和吞吐量，确保资源得到合理利用。
高性能计算集群（High Performance Computing Cluster）：主要用于大规模科学计算、数据分析等需要强大计算能力的领域，通过将多个计算节点连接在一起，实现高效的并行计算。

例如，在网络服务器中，高可用性集群可以保证服务的不间断；在大型网站中，负载均衡集群可以分担访问压力；在科研领域，高性能计算集群可以加速复杂的计算任务。

2.2 分布式

分布式系统是将多台计算机通过网络连接在一起，共同完成特定任务的系统。在分布式系统中，任务被分解成多个子任务，分布到不同的节点上执行，从而实现资源共享、提高系统的性能、扩展性和容错能力。

它具有以下特点：

分布性：系统中的资源和组件分布在不同的物理位置。
并发性：多个任务可以同时执行。
透明性：系统对用户隐藏了底层的分布式特性。
异构性：系统中的节点可能具有不同的硬件和软件配置。

分布式系统在互联网、云计算、大数据等领域都有广泛应用，例如分布式数据库、分布式文件系统等。

2.3、集群和分布式

介绍：

集群：同一个业务系统，部署在多台服务器上，集群中，每一台服务器实现的功能没有差别，数据

和代码都是一样的。

分布式：一个业务被拆成多个子业务，或者本身就是不同的业务，部署在多台服务器上。分布式中，每一台服务器实现的功能是有差别的，数据和代码也是不一样的，分布式每台服务器功能加起来，才是完整的业务。

区别：

分布式：是以缩短单个任务的执行时间来提升效率的。

集群：则是通过提高单位时间内执行的任务数来提升效率,

三、LVS运行的原理

3.1、LVS基本概念

VS：Virtual Server（虚拟服务器）：这是整个集群对外提供服务的统一入口，客户端通过访问虚拟服务器的 IP 地址来获取服务。

RS：Real Server（真实服务器）：实际处理业务请求的服务器，它们组成了服务器集群，共同承担负载。

CIP：Client IP（客户端 IP）：发起请求的客户端的 IP 地址。

VIP：Virtual Server IP（虚拟服务器 IP 地址）：通常是一个对外公开的、可被客户端访问到的 IP 地址，代表了整个集群。

DIP：Director IP（调度器 IP 地址）：即负载均衡器的 IP 地址，用于接收客户端请求并进行分配调度。

RIP：Real Server IP（真实服务器 IP 地址）：集群中各真实服务器的 IP 地址。

例如，在一个网络架构中，客户端通过 VIP 访问服务，负载均衡器（VS）使用 DIP 接收请求，并将其分配到各个 RS 上，RS 使用 RIP 进行实际的业务处理。

LVS工作原理：VS根据请求报文的目标IP和目标协议及端口将其调度转发至某RS，根据调度算法来挑选RS。

3.2、LVS集群的类型

类型：

类型	说明
lvs-net	修改请求报文的目标IP,多目标IP的DNAT
lvs-dr	操纵封装新的MAC地址
lvs-tun （了解）	在原请求IP报文之外新加一个IP首部
lvs-fullnat(了解)	修改请求报文的源和目标IP

3.2.1 LVS - NAT模式

本质是多目标IP的DNAT，通过将请求报文中的目标地址和目标端口修改为某挑出的RS的RIP和PORT实现转发
RIP和DIP应在同一个IP网络，且应使用私网地址;RS的网关要指向DIP
请求报文和响应报文都必须经由Director转发，Director易于成为系统瓶颈
支持端口映射，可修改请求报文的目标PORT
VS必须是Linux系统，RS可以是任意OS系统

3.2.1.1 NAT模式的数据逻辑：

1.客户端发送访问请求，请求数据包中含有请求来源（cip），访问目标地址（VIP）访问目标端口（9000port）

2.VS服务器接收到访问请求做DNAT把请求数据包中的目的地由VIP换成RS的RIP和相应端口

3.RS1相应请求，发送响应数据包，包中的相应保温为数据来源（RIP1）响应目标（CIP）相应端口（9000port）

4.VS服务器接收到响应数据包，改变包中的数据来源（RIP1-->VIP）,响应目标端口（9000-->80）

5.VS服务器把修改过报文的响应数据包回传给客户端

6.lvs的NAT模式接收和返回客户端数据包时都要经过lvs的调度机，所以lvs的调度机容易阻塞

客户请求到达vip后进入PREROUTING,在没有ipvs的时候因该进入本机INPUT,当IPVS存在后访问请求在通过PREROUTING后被ipvs结果并作nat转发

因为ipvs的作用点是在PREROUTING和INPUT链之间，所以如果在prerouting中设定规则会干扰ipvs的工作。所以在做lvs时要把iptables的火墙策略全清理掉。

3.2.2 LVS-DR模式

DR 模式集群（Disaster Recovery Cluster） 是一种用于灾难恢复的集群模式。

在这种模式下，集群中的节点通常处于备用状态，随时准备在主节点发生故障或灾难时接管业务，以确保业务的连续性和数据的安全性。

例如，在金融行业，DR 模式集群可以在主数据中心遭受灾害时，迅速切换到备用数据中心，保障业务的正常运行。

3.2.2.1 DR模式数据传输过程：

1.客户端发送数据帧给vs调度主机帧中内容为客户端IP+客户端的MAC+VIP+VIP的MAC

2.VS调度主机接收到数据帧后把帧中的VIP的MAC该为RS1的MAC，此时帧中的数据为客户端IP+客户端的MAC+VIP+RS1的MAC

3.RS1得到2中的数据包做出响应回传数据包，数据包中的内容为VIP+RS1的MAC+客户端IP+客户端IP的MAC

3.2.2.2 DR模式的特点：

1.Director和各RS都配置有VIP

2.确保前端路由器将目标IP为VIP的请求报文发往Director

3.在前端网关做静态绑定VIP和Director的MAC地址

在RS上使用arptables工具
arptables -A IN -d $VIP -j DROP
arptables -A OUT -s $VIP -j mangle --mangle-ip-s $RIP

在RS上修改内核参数以限制arp通告及应答级别
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all or (lo)/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all or (lo)/arp_announce

4.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；

5.RIP的网关不能指向DIP，以确保响应报文不会经由Director

6.RS和Director要在同一个物理网络

7.请求报文要经由Director，但响应报文不经由Director，而由RS直接发往Client

8.不支持端口映射（端口不能修败）

9.RS可使用大多数OS系统

3.2.2.3LVS- NAT模式和LVS - DR模式总结

	NAT模式	DR模式
RS操作系统	不限	禁用arp
调度器和服务器网络	可跨网络	不可跨网络
调度服务器数量服务器数量	少	多
RS服务器网关	指向到调度器DIP	指向到路由

lvs-nat与lvs-fullnat：请求和响应报文都经由Director

lvs-nat：RIP的网关要指向DIP

lvs-fullnat：RIP和DIP未必在同一IP网络，但要能通信

lvs-dr与lvs-tun：请求报文要经由Director，但响应报文由RS直接发往Client

lvs-dr：通过封装新的MAC首部实现，通过MAC网络转发

lvs-tun：通过在原IP报文外封装新IP头实现转发，支持远距离通信