企业级LVS负载均衡原理及实现（DR、TUN模式）

1.负载均衡介绍

（1）什么是负载均衡
 负载均衡是由多台服务器以对称的方式组成一个服务器集合，每台服务器都具有等价的地位，都可以单独对外提供服务而无须其他服务器的辅助。
通过某种负载分担技术，将外部发送来的请求均匀分配到对称结构中的某一台服务器上，而接收到请求的服务器独立地回应客户的请求。均衡负载能够平均分配客户请求到服务器列阵，借此提供快速获取重要数据，解决大量并发访问服务问题。
（2）常见的负载均衡器
根据工作的协议层可划分为：
四层负载均衡（位于内核层）：根据请求报文中的目标地址和端口进行调度
七层负载均衡（位于应用层）：根据请求报文的内容进行调度，这种调度属于“代理“的方式，如varnish
根据软硬件划分为：
硬件负载均衡：
F5 的 BIG-IP；Citrix 的 NetScaler
软件负载均衡：
a.TCP 层：LVS，HaProxy，Nginx；
b.基于 HTTP协议：Haproxy，Nginx，ATS（Apache Traffic Server），squid，varnish；
c.基于 MySQL 协议：mysql-proxy

2.LVS基础

（1）LVS介绍：
 

LVS是 Linux Virtual Server 的简称，也就是Linux虚拟服务器。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

（2）LVS工作原理：

当客户端的请求到达负载均衡器的内核空间时，首先会到达PREROUTING链。
当内核发现请求数据包的目的地址是本机时，将数据包送往INPUT链。
LVS由用户空间的ipvsadm和内核空间的IPVS组成，ipvsadm用来定义规则，IPVS利用ipvsadm定义的规则工作，IPVS工作在INPUT链上,当数据包到达INPUT链时，首先会被IPVS检查，如果数据包里面的目的地址及端口没有在规则里面，那么这条数据包将经过INPUT链送至用户空间，交给用户空间的进程来处理。
如果数据包里面的目的地址及端口在规则里面，那么这条数据报文将被修改目的地址为事先定义好的后端服务器，并送往POSTROUTING链。
最后经由POSTROUTING链发往后端服务器

（3） LVS的组成

LVS 由2部分程序组成，包括 ipvs 和 ipvsadm。
ipvs(ip virtual server)：一段代码工作在内核空间，叫ipvs，是真正生效实现调度的代码。
ipvsadm：另外一段是工作在用户空间，叫ipvsadm，负责为ipvs内核框架编写规则，定义谁是集群服务，而谁是后端真实的服务器(Real Server)

（4）LVS相关术语

DS：Director Server ：指的是前端负载均衡器节点。
RS：Real Server：后端真实的工作服务器。
VIP：向外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标的IP地址。
DIP：Director Server IP，主要用于和内部主机通讯的IP地址。
RIP：Real Server IP，后端服务器的IP地址。
CIP：Client IP，访问客户端的IP地址。

（5）lVS 后端服务器调度模式（根据LVS工作模式的不同，真实服务器会选择不同的方式将客户需要的数据发送给终端客户）
1、LVS/NAT
2、LVS/DR
3、LVS/Tun
4、LVS/FULLNAT
（6）LVS的八种调度算法

1.轮询调度 rr

这种算法是最简单的，就是按依次循环的方式将请求调度到不同的服务器上，该算法最大的特点就是简单。轮询算法假设所有的服务器处理请求的能力都是一样的，调度器会将所有的请求平均分配给每个真实服务器，不管后端 RS 配置和处理能力，非