lvs之 lvs原理架構介紹

一、 概念

lvs的術語：
Router:GWIP
vs:virtual server,director
rs:real server 
CIP:client IP
VIP:virtual server IP
DIP:ditecter IP(connect with rs)
RIP:real server IP
使用者請求的IP一定是VIP,否則vs就失去了負載均衡的排程意義

LVS方式的cluster從結構上可分為兩部分：前端的負載均衡器(稱之為director)和後端的真實伺服器(稱之為real server)。cluster前端的director將來自外界的請求排程到cluster後端不同的real server去執行。real server負責真正的提供各種應用服務，比如：Web、FTP、Mail等服務。real server的數量可以根據實際需求進行增加、減少。

二、lvs的工作過程

三、lvs的型別

lvs有三種通用標準模型
(1)lvs-nat (網路地址對映)
(2)lvs-dr (直接路由)
(3)lvs-tun (IP隧道)

3.1、  LVS NAT的特性(實質是多目標的DNAT)：

1、RS應該使用私有地址；
2、RS的閘道器的必須指向DIP；
3、RIP和DIP必須在同一網段內；
4、請求和響應的報文都得經過Director；在高負載場景中，Director很可能成為系統效能瓶頸；
5、支援埠對映；
6、RS可以使用任意支援叢集服務的OS；

lvs-nat：工作流程如圖：

3.2、  LVS DR型別的特性：
1、RS可以使用私有地址；但也可以使用公網地址，此時可以直接通過網際網路連入RS以實現配置、監控等；
2、RS的閘道器一定不能指向DIP；
3、RS跟Dirctory要在同一物理網路內（不能由路由器分隔，因為VS通過封裝MAC地址到RS）；
4、請求報文經過Directory，但響應報文一定不經過Director
5、不支援埠對映；
6、RS可以使用大多數的作業系統；

由於DR型別中,VS、RS的VIP都是一樣，如果在同一網段內會造成地址衝突，因此要解決地址衝突有一下三種方法：
禁止RS響應對VIP的ARP廣播請求：
1、在前端路由上實現靜態MAC地址VIP的繫結；
前提：得有路由器的配置許可權；
缺點：Directory故障轉時，無法更新此繫結；
2、arptables
前提：在各RS在安裝arptables程式，並編寫arptables規則
缺點：依賴於獨特功能的應用程式
3、修改Linux核心引數
前提：RS必須是Linux；
缺點：適用性差；

兩個引數：
arp_announce：定義通告模式
arp_ignore：定義收到arp請求的時響應模式
配置專用路由，以使得響應報文首先通過vip所配置的lo上的別名介面
lvs-dr：工作流程如圖

3.2、  lvs-tun：IP隧道
1、RIP、DIP、VIP都得是公網地址；
2、RS的閘道器不會指向也不可能指向DIP；
3、請求報文經過Directory，但響應報文一定不經過Director；
4、不支援埠對映；
5、RS的OS必須得支援隧道功能；
lvs-tun：工作流程如圖：也是基於lvs-dr的模型，只不過不同的是，rs和vs不必在同一個物理的網路（實現物理冗餘），而是通過隧道技術進行vs和rs間的通訊

四、 lvs 十個排程演算法： rr、wrr、lc、wlc、lblc、lblcr、dh、sh、sed、 nq

1.輪叫排程（Round Robin）(簡稱rr)
2.加權輪叫（Weighted Round Robin）（簡稱wrr)
3.最少連結（Least Connections）(LC)
4.加權最少連結（Weighted Least Connections）(WLC)
5.基於區域性性的最少連結（Locality-Based Least Connections）(LBLC)
6.帶複製的基於區域性性最少連結（Locality-Based Least Connections with Replication）(LBLCR)
7.目標地址雜湊（Destination Hashing）(DH)
8.源地址雜湊（Source Hashing）(SH)
9. 最短的期望的延遲（Shortest Expected Delay Scheduling SED）(SED)
10.最少佇列排程（Never Queue Scheduling NQ）(NQ)

最常用的兩個演算法介紹： 

2.加權輪叫（Weighted Round Robin）（簡稱wrr)
排程器通過“加權輪叫”排程演算法根據真實伺服器的不同處理能力來排程訪問請求。這樣可以保證處理能力強的伺服器能處理更多的訪問流量。排程器可以自動問詢真實伺服器的負載情況，並動態地調整其權值。

4.加權最少連結（Weighted Least Connections）(WLC)
在叢集系統中的伺服器效能差異較大的情況下，排程器採用“加權最少連結”排程演算法優化負載均衡效能，具有較高權值的伺服器將承受較大比例的活動連線負載。排程器可以自動問詢真實伺服器的負載情況，並動態地調整其權值。

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