LVS简介：LVS（Linux Virtual Server）由中国的章文嵩博士开发，他就职于阿里巴巴集团。
1、抗负载能力强。抗负载能力强、性能高,能达到F5硬件的60%；对内存和cpu资源消耗比较低
2、工作在网络4层(传输层),通过vrrp协议转发(仅作分发之用),具体的流量由linux内核处理,因此没有流量的产生。
3、稳定性、可靠性好,自身有完美的热备方案；(如：LVS+Keepalived)
4、应用范围比较广,可以对所有应用做负载均衡；因为他是通过修改网络数据包中的端口号、IP地址来实现负载均衡的，跟上层应用无直接关系。
5、不支持正则处理,不能做动静分离。(只有应用层(即七层)的负载均衡才支持正则处理)
6、支持负载均衡算法：rr(轮循、轮询)、wrr(带权轮循)、lc(最小连接)、wlc(权重最小连接)
7、配置复杂,对网络依赖比较大,稳定性很高。（这里说的配置复杂是跟nginx的负载均衡来做对比）
8、LVS是通过修改数据包中的端口号、IP地址、MAC地址来实现负载均衡。
LVS的相关术语：
LVS的管理工具和内核模块 ipvsadm/ipvs
ipvsadm:用户空间的命令行工具，用于管理集群服务及集群服务上的RS等
ipvs:工作于内核上的netfilter INPUT钩子之上的程序，可根据用户定义的集群实现请求转发
DS:调度服务器，指的是前端负载均衡器节点（Directo Server）
RS:后端真实服务器（Real server）
CIP:客户端的IP地址（client IP）
VIP:虚拟IP即用户请求的目标IP地址（Virtual IP）
RIP:后端真实服务器IP地址（Real server IP）
DIP:调度服务器IP地址，即内网IP（Directo server IP）
IPVS：IP虚拟服务（IP Virtual service）
LVS-NAT的工作过程：
client(客户机) --> DS(调度服务器) --> 内核空间(首先是preruoting链收到数据，对比IP后) --> input链(核对由IP虚拟服务定义的集群信息，如果是则将目标IP改成后端服务器的IP) --> postrouting链(由IP寻址路由选择根据RIP) --> RS(后端服务器)
解释：
1. 当用户向负载均衡调度器发起请求,调度器将请求发往至linux的内核(kernel)空间。
2. PREROUTING链首先会接收到用户请求,判断目标IP确定是本机IP,将数据包发往INPUT链。
3. IPVS(ip virtual service)是工作在INPUT链上的,当用户请求到达INPUT时,IPVS会将用户请求和自己已定义好的集群服务(即LVS上用ipvsadm命令定义的负载均衡列表)进行比对,如果用户请求的就是定义的集群服务,那么此时IPVS会强行修改数据包里的目标IP地址及端口,并将新的数据包发往POSTROUTING链(路由后)。
4. POSTROUTING链接收数据包后发现目标IP地址刚好是自己的后端服务器,那么此时通过选路(即路由选择),将数据包最终发送给后端的真实服务器。
实战一：LVS/NAT 实现四层负载均衡
实验环境：
将VMware调成NAT模式，准备三台服务器，一台做LVS的负载均衡器(因为LVS-server上需要设置DIP和VIP，所以需要两块网卡)，另外两台为web服务器。
192.168.11.132LVS
192.168.11.133web1
192.168.11.134web2
清空防火墙策略，关闭selinux
iptables -F (或者systemctl stop firewalld.service) && setenforce 0
1.更改主机名和/etc/hosts文件（选做）：
hostnamectl --static set-hostname LVS
hostnamectl --static set-hostname web1
hostnamectl --static set-hostname web2
bash
cat /etc/hosts
192.168.11.132 LVS-server.com LVS
192.168.11.133 web1.tianbin.com web1
192.168.11.134 web2.tianbin.com web2
1.在两台web服务器上安装httpd，并且写入不同的页面，然后启动httpd并设置开机自启，测试。
web1、2：yum -y install httpd
web1：echo node1.com > /var/www/html/index.html
web2：echo node2.com > /var/www/html/index.html
web1、2：systemctl enable httpd --now
curl 192.168.11.133/134
2.在LVS上开启路由转发功能，并且做VIP的新网卡：
echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p
#在虚拟机上添加一块新网卡，使用NAT模式。
yum -y install net-tools NetworkManager > /dev/null && systemctl start NetworkManager-dispatcher.service
nmcli connection#查看UUID，以下是查询结果。
NAME UUID TYPE DEVICE
eth0 099d988e-ab29-492c-933f-b3f73178f144 ethernet eth0
eth1 ae146a73-de8b-47b6-8950-0dad86471114 ethernet eth1
route -n #查看路由信息，主要看网关信息。以下是查询结果
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
0.0.0.0 192.168.11.2 0.0.0.0 UG 100 0 0 eth0
0.0.0.0 172.16.0.2 0.0.0.0 UG 101 0 0 eth1
172.16.0.0 0.0.0.0 255.255.0.0 U 101 0 0 eth1
192.168.11.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 100 0 0 eth0
route del default gw 192.168.11.2 #临时删除网关或者更改网卡的配置文件来删除网关。推荐改配置文件，改前先备份。
cd /etc/sysconfig/network-scripts#备份并修改网卡配置文件，如图：
cp -av ifcfg-eth0{,.bak}
============>
cp -av ifcfg-eth0 ifcfg-eth1#生成新网卡的配置文件，将网卡模式改为NAT模式，并且进行的修改如下：
#如上图对web1，2的网卡信息进行修改，再将的网关改为192.168.11.132。
3.在LVS上安装LVS管理软件，并且定义LVS的分发策略（轮询调度rr）：
yum -y install ipvsadm#对于ipvsadm命令怎么使用，在下面有详细解释。
ipvsadm -A -t 172.16.11.132:80 -s rr
ipvsadm -a -t 172.16.11.132:80 -r 192.168.11.133 -m
ipvsadm -a -t 172.16.11.132:80 -r 192.168.11.134 -m
4.访问测试，在虚拟机外边，也就是自己电脑系统的命令提示符界面进行测试，此时需要更改虚拟网络编辑器的NAT模式的网段，否则测试不成功。
----------->
如上图，结果表示测试成功，这只是进行LVS的轮询调度，也就是调度器通过“轮询”调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上,它均等地对待每一台服务器,而不管服务器上实际的连接数和系统负载。也就是说两台相同硬件配置的服务器轮流提供服务，降低负载。
附加：关于LVS的加权算法（wrr）：
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 172.16.11.132:80 -s wrr
ipvsadm -a -t 172.16.11.132:80 -r 192.168.11.133 -m -w 2
ipvsadm -a -t 172.16.11.132:80 -r 192.168.11.134 -m -w 3
测试如下：web1和web2的访问次数因为设置了权重值，所以访问次数比为2：3，这里访问了10次进行测试：
这里介绍一下LVS的调度算法：
LVS的调度算法分为静态与动态两类。
1、静态算法（4种），只根据算法进行调度 而不考虑后端服务器的实际连接情况和负载情况
① RR：轮询调度（Round Robin）
调度器通过”轮询”调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上，它均等地对待每一台服务器，而不管服务器上实际的连接数和系统负载｡
② WRR：加权轮叫（Weight RR） 调度器通过“加权轮叫”调度算法根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求。这样可以保证处理能力强的服务器处理更多的访问流量。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况,并动态地调整其权值。
③ DH：目标地址散列调度（Destination Hash ）
根据请求的目标IP地址，作为散列键(HashKey)从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。
④ SH：源地址 hash（Source Hash）
源地址散列”调度算法根据请求的源IP地址，作为散列键(HashKey)从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空｡
2、动态算法（6种）前端的调度器会根据后端真实服务器的实际连接情况来分配请求
① LC：最少链接（Least Connections）
调度器通过”最少连接”调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上。如果集群系统的真实服务器具有相近的系统性能，采用”最小连接”调度算法可以较好地均衡负载。
② WLC：加权最少连接(默认采用的就是这种)（Weighted Least Connections）
在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下，调度器采用“加权最少链接”调度算法优化负载均衡性能，具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况,并动态地调整其权值。
③ SED：最短期望延迟调度（Shortest Expected Delay ）
在WLC基础上改进，Overhead = （ACTIVE+1）256/加权，不再考虑非活动状态，把当前处于活动状态的数目+1来实现，数目最小的，接受下次请求，+1的目的是为了考虑加权的时候，非活动连接过多缺陷：当权限过大的时候，会倒置空闲服务器一直处于无连接状态。
④ NQ：永不排队/最少队列调度（Never Queue Scheduling NQ）
无需队列。如果有台 realserver的连接数＝0就直接分配过去，不需要再进行sed运算，保证不会有一个主机很空间。在SED基础上无论+几，第二次一定给下一个，保证不会有一个主机不会很空闲着，不考虑非活动连接，才用NQ，SED要考虑活动状态连接，对于DNS的UDP不需要考虑非活动连接，而httpd的处于保持状态的服务就需要考虑非活动连接给服务器的压力。
⑤ LBLC：基于局部性的最少链接（locality-Based Least Connections） 基于局部性的最少链接”调度算法是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统｡该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址最近使用的服务器，若该服务器是可用的且没有超载，将请求发送到该服务器;若服务器不存在，或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载，则用“最少链接”的原则选出一个可用的服务器，将请求发送到该服务器｡
⑥ LBLCR：带复制的基于局部性最少连接（Locality-Based Least Connections with Replication） 带复制的基于局部性最少链接”调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统｡它与LBLC算法的不同之处是它要维护从一个目标IP地址到一组服务器的映射，而LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射｡该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务器组，按”最小连接”原则从服务器组中选出一台服务器，若服务器没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器超载，则按“最小连接”原则从这个集群中选出一台服务器，将该服务器加入到服务器组中，将请求发送到该服务器｡同时，当该服务器组有一段时间没有被修改，将最忙的服务器从服务器组中删除，以降低复制的程度。
这里有关于ipvsadm命令的选项解释：
-A --add-service 在内核的虚拟服务器表中添加一条新的虚拟服务器记录。也就是增加一台新的虚拟服务器(VIP)。
-E --edit-service 编辑内核虚拟服务器表中的一条虚拟服务器记录。
-D --delete-service 删除内核虚拟服务器表中的一条虚拟服务器记录。
-C --clear 清除内核虚拟服务器表中的所有记录。
-R --restore 恢复虚拟服务器规则
-S --save 保存虚拟服务器规则,备份输出为-R 选项可读的格式
-a --add-server 在内核虚拟服务器表的一条记录里添加一条新的真实服务器记录(RIP)。也就是在一个虚拟服务器中增加一台新的真实服务器
-e --edit-server 编辑一条虚拟服务器记录中的某条真实服务器记录
-d --delete-server 删除一条虚拟服务器记录中的某条真实服务器记录
-L|-l --list 显示内核虚拟服务器表
-Z --zero 虚拟服务表计数器清零(清空当前的连接数量等)
--set tcp tcpfin udp 设置连接超时值
--start-daemon 启动同步守护进程。他后面可以是master 或backup,用来说明LVS Router 是master 或是backup。在这个功能上也可以采用keepalived 的VRRP 功能。
--stop-daemon 停止同步守护进程
-h --help 显示帮助信息
-p --persistent [timeout] 持久稳固的服务(持久性连接)。这个选项的意思是来自同一个客户的多次请求,将被同一台真实的服务器处理。timeout 的默认值为360 秒。
-t --tcp-service service-address 说明虚拟服务器提供的是tcp 的服务[vip:port] or [real-server-ip:port]
-f --fwmark-service fwmark 说明是经过iptables 标记过的服务类型。
-u --udp-service service-address 说明虚拟服务器提供的是udp 的服务[vip:port] or [real-server-ip:port]
-s --scheduler scheduler 使用的调度算法,有这样几个选项 rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq,默认的调度算法是： wlc.
-M --netmask netmask persistent granularity mask
-r --real-server server-address 真实的服务器[Real-Server:port]
-g --gatewaying 指定LVS 的工作模式为DR直接路由模式(也是LVS 默认的模式)
-i --ipip 指定LVS 的工作模式为隧道模式
-m --masquerading 指定LVS 的工作模式为NAT 模式
-w --weight weight 真实服务器的权值
--mcast-interface interface 指定组播的同步接口
-c --connection 显示LVS 目前的连接 如：ipvsadm -L -c
--timeout 显示tcp tcpfin udp 的timeout 值 如：ipvsadm -L --timeout
--daemon 显示同步守护进程状态
--stats 显示统计信息
--rate 显示速率信息
--sort 对虚拟服务器和真实服务器排序输出
-n --numeric 输出IP地址和端口的数字形式