本文介绍了LVS集群，包括集群类型、负载均衡集群结构、LVS工作模式与调度算法等。对比了NAT、DR、TUNNEL三种工作模式，阐述了LVS功能架构与设计原则。还区分了集群与分布式，给出LVS负载均衡群集NAT和DR模式的部署实验步骤及DR模式问题解决方法。
目录
②wrr：加权轮询（Weighted Round Robin）
③dh：目的地址哈希调度（destination hashing）
⑤lc：最小连接数调度（ Least Connections）
⑥wlc：加权最小连接数调度（Weighted Least Connections）
⑦lblc：基于地址的最小连接数调度(locality-based least-connection)
①客户机发起请求，经过调度服务器lvs，经过算法调度，去访问真实服务器RS
①director server和real server必须在同一个物理网络中
②real server 可以通过使用私有网址，也可以使用公网地址。如果使用公网地址，可以通过互联网对rip进行访问。
③所有的请求报文经由director server，但回复的响应报文不能经过director server
④real server 的网关不允许经指向director server ip，即不允许数据包经过director server
第一步：部署DR负载调度服务器（DR负载调度服务器：192.168.170.111）：
第二步：部署第一部web服务器 192.168.170.113
第三步：部署第二台web服务器192.168.170.114
第四步：在客户机上测试（客户端192.168.170.115）
一、LVS集群基本介绍
1、集群是什么？
Cluster，集群，群集
由多台主机构成，但对外只表现为一个整体，只提供一个访问入口（域名或IP地址），相当于一台大型计算机。
2、集群的类型
①负载均衡集群
提高应用系统的响应能力，尽可能处理更多的访问请求，减少延迟为目标，获得高并发，高负载（LB）的整体性能。
LB的负载分配依赖于主节点的分流算法，将来自客户机的访问请求分担给多个服务器节点，从而缓解整个系统的负载压力。例如，“DNS轮询”反向代理等。
②高可用群集
提高应用系统的可靠性，尽可能的减少中断时间为目标，确保服务的连续性，达到高可用的容错效果。
HA的工作方式包括双工和主从两种模式，双工即所有节点同时在线；主从则只有主节点在线，但当出现故障时从节点能自动切换为主节点。例如，故障切换，双机热备等。
③高性能运算群集
提高应用系统的CPU运算速度、扩展硬件资源和分析能力为目标，获得相当于大型、超级计算机的高性能运算（HPC）能力
高性能依赖于“分布式运算”、“并行计算”，通过专用硬件和软件将多个服务器的CPU、内存等资源整合在一起，实现只有大型、超级计算机才具备的计算能力。例如“云计算”、“网格计算”
3、负载均衡集群的结构
第一层，负载调度器
访问整个群集系统的唯一出口，对外使用所有服务器共有的vip地址，也称为群集IP地址。通常会配置主备两台调度器实现热备份，当主调度器失效以后能够平滑替换至备用调度器，确保高可用性。（负载均衡层）
第二层，服务器池
群集所提供的应用服务、由服务器池承担，其中每个节点具有独立的RIP地址（真实IP），只处理调度器分发过来的客户机请求。当某个节点暂时失效时，负载调度器的容错机制会将其隔离，等待错误排除以后再重新纳入服务器池。（web应用层）
第三层，共享存储
为服务器池中的所有节点提供稳定，一致的文件存取服务，确保整个群集的统一性。共享存储可以使用NAS设备，或者提供NFS共享服务的专用服务器。
4、LVS负载均衡集群的三种工作模式
①NAT地址转换模式
都走LVS，调度器有瓶颈
network address translation
类似于防火墙的私有网络结构，负载调度器作为所有服务器节点的网关，即作为客户机的访问入口，也是各节点回应客户机的访问出口。
服务器节点使用私有ip地址，与负载调度器位于同一个物理网络，安全性要优于其他两种方式。
②DR直接路由模式
最常用！所有主机共享vip地址，不原路返回LVS调度器。web服务器在同一网段。
采用半开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，但各节点并不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络
负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道。
③TUNNEL隧道模式
需要购买公网地址采用开放式的网络结构，负载调度器仅作为客户机的访问入口，各节点通过各自的Internet连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器；
服务器节点分散在互联网中的不同位置，具有独立的公网IP地址，通过专用IP隧道与负载调度器相互通信。
各个工作模式的比较：
5、LVS是什么？
LVS集群（Linux virtual server）负载调度器，内核集成，阿里的四层SLB也是基于LVS+keeplive实现。
LVS 官网：http://www.linuxvirtualserver.org/
阿里SLB和LVS：https://yq.aliyun.com/articles/1803、https://github.com/alibaba/LVS整个slb系统由三部分构成：四层负载均衡，七层负载均衡和控制系统。
四层负载均衡 ，采用开源软件LVS (linux virtual server)，并根据云计算需求对其进行了定制化;该技术已经在阿里巴巴内部业务全面上线应用2年;
七层负载均衡，采用开源软件Tengine;该技术已经在阿里巴巴内部业务全面上线应用3年多;·控制系统，用于配置和监控负载均衡系统;
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。LVS是内核级功能，工作在INPUT链的位置，将发往INPUT的流量进行“处理”
VS：Virtual Server，Director Server(DS), Dispatcher(调度器)，Load Balancer（lvs服务器）
RS：Real Server(lvs), upstream server(nginx), backend server(haproxy)（真实服务器）
CIP：Client IP（客户机IP）
VIP：Virtual serve IP VS外网的IP
DIP：Director IP VS内网的IP
RIP：Real server IP （真实IP）
6、LVS的负载调度算法
固定调度算法
①rr：轮询（Round Robin）
将收到的访问请求安装顺序轮流分配给群集指定各节点（真实服务器），均等地对待每一台服务器，而不管服务器实际的连接数和系统负载。
②wrr：加权轮询（Weighted Round Robin）
依据不同RS的权值分配任务。权重值较高的RS将优先获得任务，并且分配到的连接数将比权值低的RS更多。相同权值的RS得到相同数目的连接数。
保证性能强的服务器承担更多的访问流量。
③dh：目的地址哈希调度（destination hashing）
以目的地址为关键字查找一个静态hash表来获得所需RS。
④sh：源地址哈希调度（source hashing）
以源地址为关键字查找--个静态hash表来获得需要的RS。
⑤lc：最小连接数调度（ Least Connections）
ipvs表存储了所有活动的连接。LB会比较将连接请求发送到当前连接最少的RS。
根据真实服务器已建立的连接数进行分配，将收到的访问请求优先分配给连接数最少的节点。
动态调度算法
⑥wlc：加权最小连接数调度（Weighted Least Connections）
假设各台RS的权值依次为Wi，当前tcp连接数依次为Ti，依次取Ti/Wi为最小的RS作为下一个分配的RS。
⑦lblc：基于地址的最小连接数调度(locality-based least-connection)
将来自同一个目的地址的请求分配给同一台RS，此时这台服务器是尚未满负荷的。否则就将这个请求分配给连接数最小的RS，并以它作为下一次分配的首先考虑。
7、LVS的功能组织架构
负载均衡的应用场景为高访问量的业务，提高应用程序的可用性和可靠性。
①应用于高访问量的业务
如果您的应用访问量很高，可以通过配置监听规则将流量分发到不同的云服务器 ECS（Elastic Compute Service 弹性计算服务）实例上。此外，可以使用会话保持功能将同一客户端的请求转发到同一台后端ECS
②扩展应用程序
可以根据业务发展的需要，随时添加和移除ECS实例来扩展应用系统的服务能力，适用于各种Web服务器和App服务器。
③消除单点故障
可以在负载均衡实例下添加多台ECS实例。当其中一部分ECS实例发生故障后，负载均衡会自动屏蔽故障的ECS实例，将请求分发给正常运行的ECS实例，保证应用系统仍能正常工作
④同城容灾（多可用容灾区）
为了提供更加稳定可靠的负载均衡服务，阿里云负载均衡已在各地域部署了多可用区以实现同地域容灾。当主可用区出现机房故障或不可用时，负载均衡仍然有能力在非常短的时间内（如：大约30s中断）切换到另外一个备可用区恢复服务能力；当主可用区恢复时，负载均衡同样会自动切换到主可用区提供服务。
使用负载均衡时，您可以将负载均衡实例部署在支持多可用区的地域以实现同城容灾。此外，建议您结合自身的应用需要，综合考虑后端服务器的部署。如果您的每个可用区均至少添加了一台ECS实例，那么此种部署模式下的负载均衡服务的效率是最高的。
8、ipvsadm管理工具
ipvsadm 是在负载调度器上使用的 LVS 群集管理工具，通过调用 ip_vs 模块来添加、删除服务器节点 ，以及查看集群运行状态，在CentOS 7系统中，需安装软件包
[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm
[root@localhost ~]# ipvsadm -v
ipvsadm v1.27 2008/5/15 (compiled with popt and IPVS v1.2.1)LVS 群集的管理工作主要包括创建虚拟服务器、添加服务器节点、查看群集节点状态、 删除服务器节点和保存负载分配策略。
ipvsadm工具选项说明：
| 选项 | 解释 |
|---|---|
| -A | 添加虚拟服务器 |
| -D | 删除整个虚拟服务器 |
| -s | 指定负载调度算法（轮询：rr、加权轮询：wrr、最少连接：lc、加权最少连接：wlc） |
| -a | 表示添加真实服务器（节点服务器） |
| -d | 删除某一个节点 |
| -t | 指定 VIP地址及 TCP端口 |
| -r | 指定 RIP地址及 TCP端口 |
| -m | 表示使用 NAT群集模式 |
| -g | 表示使用 DR模式 |
| -i | 表示使用 TUN模式 |
| -w | 设置权重（权重为 0 时表示暂停节点） |
| -p 60 | 表示保持长连接60秒 |
| -l | 列表查看 LVS 虚拟服务器（默认为查看所有） |
| -n | 以数字形式显示地址、端口等信息，常与“-l”选项组合使用。ipvsadm -ln |
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