LVS产生背景、原理及LVS-DR应用实例（一）

一、什么是lvs？ 它产生的背景，使用场景是什么？

LVS(Linux Virtual Server) 可以理解为一个虚拟服务器系统。

Internet的飞速发展，网络带宽的增长，Web服务中越来越多地使用CGI、动态主页等CPU密集型应用，这对服务器的性能有较高要求，单台服务器已经无法满足需要，所以集群自然的成为一种解决方案，而LVS便是其中的一种集群方案。

集群(Cluster)是一组相互独立的、通过高速网络互联的计算机，它们构成了一个组，并以单一系统的模式加以管理。一个客户与集群相互作用时，集群像是一个独立的服务器。集群配置是用于提高可用性和可缩放性。集群系统的主要优点：高可扩展性、高可用性、高性能、高性价比。

    常见集群类型及实现方式简介
        LB：Load Balancing 高可拓展，伸缩集群
        HA：High Availability 高可用集群
        HP：High Performance 高性能集群
        LB：Load Balancing

        硬件级：F5 BIG-IP、Citrix Netscaler、 A10 A10、Array、Redware
        软件级：lvs (传输层)、haproxy, nginx (应用层)
        HA：高可用，heartbeat 、corosync + pacemaker、 cman +             rgmanager、cman + pacemaker、keepalived
        HP:高性能
            hadoop
      LVS项目在1998年5月由章文嵩博士成立，是中国国内最早出现的自由软件项目之一。通过LVS提供的负载均衡技术和Linux操作系统可实现一个高性能、高可用的服务器群集，从而以低成本实现最优的服务性能。

lvs能够实现在大并发的情况下，将前端调度器收到的请求分发给后端服务器处理，实现了负载均衡集群的作用。

注：更多信息：LVS是国内贡献给开源组织的一个最优秀的项目之一，该项目创始人和主要开发人是章文嵩博士，目前就职于阿里巴巴，改项目及具体介绍请参见网站：http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs1.html

二、LVS的构成和内核

LVS是作为一个前端(Director)存在的,又称为调度器，它本身不提供任何的服务，只是将通过互联网进来的请求接受后再转发给后台真正的服务器(RealServer)进行处理，然后响应给客户端。

LVS有两个重要的组件：一个是IPVS，一个是IPVSADM。

ipvs是LVS的核心组件，它本身只是一个框架，类似于iptables，工作于内核空间中。

ipvsadm 是用来定义LVS的转发规则的，工作于用户空间中

内核客户端的请求流向参见以下示意图

三、LVS调度算法

静态方法：仅根据调度算法本身进行调度

rr: round robin，轮流，轮询，轮叫

wrr: weighted round robin, 加权轮询

sh：source hashing，session绑定

dh: destination hashing, 目标地址hash

动态方法：根据算法及各RS当前的负载状况进行调度

lc: least connection，最少连接

wlc: weighted lc，加权最少连接

sed: shortest expection delay，最少期望延迟

nq: never queue，永不排队

lblc: Locality-Based Least Connection，基于局部性的最少连接

lblcr：Replicated lblc，基于局部性的带复制功能的最少连接

四：LVS 的安装、配置，使用命令详解

LVS安装（ipvsadm）

#yum -y install ipvsadm

安装ipvsadm

#echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

打开系统的转发功能，也即路由功能

#ipvsadm -A -t 181.163.10.8 :80 -s rr

添加一个集群服务,指定 vip，端口80，调度算法：rr 轮询

#ipvsadm -a -t 181.163.10.8:80 -r 181.163.10.9:80 -g

添加一个节点到集群服务，指定指定节点IP,端口，模式为-g：DR 模式

#ipvsadm -a -t 181.163.1.10:80 -r 181.163.10.10:80 -g

添加一个节点到集群服务，指定指定节点IP,端口，模式为-g：DR 模式

LVS ipvsad 命令格式

Ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler]

[-p [timeout]] [-M netmask]

ipvsadm -D -t|u|f service-address

ipvsadm -C

ipvsadm -R

ipvsadm -S [-n]

ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address

[-g|i|m] [-w weight] [-x upper] [-y lower]

ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address

ipvsadm -L|l [options]

ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]

ipvsadm –set tcp tcpfin udp

ipvsadm –start-daemon state [–mcast-interface interface]

[–syncid syncid]

ipvsadm –stop-daemon state

ipvsadm -h

LVS ipvsad 命令详解

定义集群服务：

-A 添加一个集群服务

-D 删除一个集群服务

-E 修改一个集群服务

-t VIP:端口定义集群服务的类型为TCP的某个端口

-u VIP:端口定义集群服务的类型为UDP的某个端口

-f 防火墙标记定义集群服务的类型为防火墙标记

-s 调度算法指定集群服务的调度算法

定义集群节点：

-a 添加一个节点到集群服务

-d 从集群服务中删除一个节点

-e 修改集群服务器中的节点

-r 节点IP:端口定义节点的IP及类型

-m 定义为NAT模型

-g 定义为DR模型

-i 定义为TUN模型

-w 权重定义服务器的权重

查看已经定义的集群服务及RS：

ipvsadm -L -n

-c: 查看各连接

–stats: 统计数据

–rate:　速率

–exact: 精确值

从集群服务中删除RS：

ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address

删除集群服务：

ipvsadm -D -t|u|f service-address

清空所有的集群服务：

ipvsadm -C

保存集群服务定义：

ipvsadm -S > /path/to/some_rule_file

ipvsadm-save > /path/to/some_rule_file

让规则文件中的规则生效：

ipvsadm -R < /path/from/some_rule_file

ipvsadm-restore < /path/from/some_rule_file

五、LVS四种工作模式与对比

        1、LVS-DR
        LVS-DR模式,直接路由模式, 调度器与实际服务器都有一块网卡连在同一物理网段上
    lvs-DR模型是lvs的默认模型，也是企业中用到的最多的模型
解读：直接路由模型，每个Real Server上都有两个IP：VIP和RIP，但是VIP是隐藏的，就是不能提高解析等功能，只是用来做请求回复的源IP的，Director上只需要一个网卡，然后利用别名来配置两个IP：VIP和DIP ### Director在接受到外部主机的请求的时候转发给Real Server的时候并不更改目标地址，只是通过arp解析的MAC地址进行封装然后转给Real Server，Real Server在接受到信息以后拆除MAC帧封装，然后直接回复给CIP