一、lVS基本介紹
LVS是Linux Virtual Server的簡稱，也就是Linux虛擬服務器。也是國人章文嵩博士發起的一個開源項目，現在LVS已經是Linux內核標準的一部分。利用LVS技術可以實現高性能，高可壓縮的網絡服務，例如www服務，FTP服務，MAIL服務等。
二、LVS的體系架構
使用LVS架設的服務器集羣系統有三個部分組成：最前端的負載均衡層（Loader Balancer），中間的服務器羣組層，用Server Array 表示，最底層的數據共享存儲層，用Shared Storage表示。在用戶看來所有的應用都是透明的，用戶只是在使用一個虛擬服務器提供的高性能服務。
1、LVS的體系架構如圖：
2、LVS的各個層次的詳細介紹
Load Balancer層：位於整個集羣系統的最前端，有一臺或者多臺負載調度器（Director Server）組成，LVS模塊就安裝在Director Server 上，而Director 的主要作用類似於一個路由器，它含有完成LVS功能所設定的路由表，通過這些路由表把用戶的請求分發給Server Array層的應用服務器上。同時，在Director Server上還要安裝對Real Server服務的監控模塊Ldirectord，此模塊用於監測各個Real Server服務的健康狀況。在Real Server不可用時把它從LVS路由表中剔除，恢復時加入。
Server Array層：由一組實際運行應用服務的機器組成，Real Server可以是WEB服務器、MAIL服務器、FTP服務器、DNS服務器、時評服務器中的一個或多個，每個Real Server之間通過高速的LAN或分佈在各地的wan相連接。在實際的應用中，Director Server也可以同時兼任Real Server的角色。
Shared Storage層：是爲所有Real Server提供共享存儲空間和內容一致性的存儲區域，在物理上，一般有磁盤陣列設備組成，爲了提供內容的一致性，一般可以通過NFS網絡文件系統共享數據，但是NFS在繁忙的業務系統中，性能並不是很好，此時可以採用集羣文件系統。
從整個LVS結構可以看出，Director Server是整個LVS的核心，對於Real Server，可以是所有的系統平臺，Linux、windows、Solaris、AIX、BSD系列都能很好的支持。
三、LVS集羣
1、十種調度算法
（1）靜態
rr 輪循調度 （Round-Robin Scheduling）
wrr 加權輪循調度 （Weighted Round-Robin Scheduling）
sh 源地址散列調度 （Source Hashing Scheduling）
dh 目的地址散列調度 （Destination Hashing Scheduling）
（2）動態
lc 最小連接調度 （Least-Connection Scheduling）
wlc 加權最小連接調度 （Weighted Least-Connection Scheduling）
sed 最短預期延時調度 （Shortest Expected Delay Scheduling）
nq 不排隊調度 （Never Queue Scheduling）
lblc 基於局部性的最少連接調度 （Locality-Based Least Connections Scheduling）
lblcr 帶複製的基於局部性的最少連接調度 （Locality-Based Least Connections with Replication Scheduling）
2、三種IP負載均衡技術
（1）IPVS/NAT
網絡結構圖：
負載均衡內核空間原理圖
IPVS/NAT模式的基本原理
首先CIP發送請求package給VIP，VIP收到package後，會根據LVS設置的LB算法選擇一個合適的RS？然後把package的目標IP修改爲RIP，RIP收到這個package後判斷目標ip爲自己，就處理這個package，處理完後把這個包發送給LVS VIP，LVS 收到這個package 後把sorce ip改成VIP的IP，dst ip改成 CIP,然後發給CIP。其中的轉換我們可以這樣理解：所有發送到VIP的數據包全部轉換爲RIP的地址以及對應端口。IPVS/NAT模式優缺點
優點：
容易配置，容易理解，容易管理的工作模式
節省外網IP資源，LVS-NAT工作方式將系統架構封裝在局域網中，只需要LVS有一個外網地址或外網地址映射就可實現訪問
系統架構相對封閉，內網環境下防火牆的設置要求不會太高，容易進行物理服務器的運維
LVS/NAT工作模式下的RS服務器可以是任何操作系統，只要支持TCP/IP協議即可
缺點：
LVS-NAT中，負載均衡調度器作爲轉發點，當RS服務器數量變多時，調度器將會負載，轉發點也是瓶頸點
（2）IPVS/DR
網絡結構圖
IPVS/DR模式的基本原理
LVS節點接收到請求報文後，會改寫報文的數據鏈路層格式。將VIP MAC寫成RIP的Mac，但是網絡層和傳輸層報文不會改寫，然後重新回發給交換機。這裏就涉及一個問題，現在RIP和 IP的對應關係的錯誤的，這個數據報文到了交換機後，由於這種錯位的關係，是不能進行三層交換的，只能進行二層交換（一旦進行IP交換，數據報文的驗證就會出錯，被丟棄）。所以LVS-DR方式要求Real Server和LVS節點必須在同一個局域網內，或者這樣說更確切：LVS節點需要找到一個二層鏈路，將改寫了Mac地址的報文發送給Real Server，而不能進行三層交換的校驗。
簡單來說就是CIP發送一個PV請求給VIP，VIP收到這個請求後會跟LVS設置的LB算法選擇一個LB比較合理的realserver，然後將此請求的package的MAC地址修改爲realserver的MAC地址；VIP會把這個包廣播到當前這個LAN裏面，所以，要提前保證VIP和所有的realserver在同一個網段
IPVS/DR 模式的優缺點
優點
解決了LVS-NAT工作模式中的轉發瓶頸問題，能夠支撐規模更大的負載均衡場
比較耗費網外IP資源，機房的外網IP資源都是有限的，如果在正式生產環境中確實存在這個問題，可以採用LVS-NAT和LVS-DR混合使用的方式來緩解
缺點
配置工作較LVS-NAT方式稍微麻煩一點，您至少需要了解LVS-DR模式的基本工作方式才能更好的指導自己進行LVS-DR模式的配置和運行過程中問題的解決
由於LVS-DR模式的報文改寫規則，導致LVS節點和Real Server節點必須在一個網段，因爲二層交換是沒法跨子網的。但是這個問題針對大多數系統架構方案來說，實際上並沒有本質限制
（3）IPVS/TUN
首先這裏需要理解以下關於IP隧道的概念
將一個完整的IP報文封裝成另一個新的IP報文的數據部分，並通過路由器傳送到指定的地點。在這個過程中路由器並不在意被封裝的原始協議的內容。到達目的地點後，由目的地方依靠自己的計算能力和對IP隧道協議的支持，打開封裝協議，取得原始協議。如圖：
其實數據轉發原理和DR是一樣的，不過這個我個人認爲主要是位於不同位置（不同機房）；LB是通過隧道進行了信息傳輸，雖然增加了負載，可是因爲地理位置不同的優勢，還是可以參考的一種方案；
優點
負載均衡器只負責將請求包分發給物理服務器，而物理服務器將應答包直接發給用戶。所以，負載均衡器能處理很巨大的請求量，這種方式，一臺負載均衡能爲超過100臺的物理服務器服務，負載均衡器不再是系統的瓶頸。使用VS-TUN方式，如果你的負載均衡器擁有100M的全雙工網卡的話，就能使得整個Virtual Server能達到1G的吞吐量。
缺點
這種方式需要所有的服務器支持"IP Tunneling"(IP Encapsulation)協議；