什么是LVS负载均衡 ？
可伸缩网络服务涉及到几种不同的结构，它们都需要一个前端的负载调度器（或者多个进行主从备份）。
先分析实现虚拟网络服务的主要技术，指出 IP 负载均衡技术是在负载调度器的实现技术中效率最高的。在已有的IP负载均衡技术中，主要有通过网络地址转换NAT（Network Address Translation）将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器，称之为VS/NAT技术（Virtual Server via Network Address Translation）。在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上，提出了通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS/TUN （Virtual Server via IP Tunneling），和通过直接路由实现虚拟服务器的方法VS/DR（Virtual Server via Direct Routing），它们可以极大地提高系统的伸缩性。VS/NAT、VS/TUN和VS/DR技术是LVS集群中实现的三种IP负载均衡技术。
企业群及应用概述

  • 群集的含义
    • Cluster，集群、群集
    • 由多台主机构成，但对外只表现为一个整体
  • 在互联网应用中 ，随着站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求越来越高，单台服务器力不从心
  • 解决方法
    • 使用价格昂贵的小型机、大型机
    • 使用普通服务器构建服务群集
  • 根据群集所针对的目标差异，可分为三个类型
    • 负载均衡群集
    • 高可用群集
    • 高性能运算群集
  • 负载均衡群集（Load Balance Cluster）
    • 以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（调度算法）
  • 高可用群集（High Availability Cluster）
    • 以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（HA）的容错效果
    • HA的工作方式包括双工和主从两种模式
  • 高性能的运算群集（High Performance Computer Cluster）
    • 以提高应用系统的CPU运算速率、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
    • 高性能运算群集的高性能依赖于“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

备注：
HA ：高可用
双工是两台平级的服务器，称为去中心化群集；
主从是有一个主服务器带有多个从服务器，称为中心化群集

负载均衡群集工作模式分析

  • 负载均衡群集是目前企业用的最多的群集类型
  • 群集的负载调度技术有三种工作模式
    1. 地址转换（NAT）
    2. IP隧道（TUN）
    3. 直接路由（DR）

NAT模式

  • 地址转换（Network Address Translation）
    1.简称NAT模式，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
    2.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（安全性最优）
    LVS负载均衡概述_第1张图片

TUN模式

  • IP隧道（IP Tunnel）
    1.简称TUN模式，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，各个节点通过各自的Internet连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器
    2.服务器节点分散在互联网中不同位置，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
    LVS负载均衡概述_第2张图片

DR模式

  • 直接路由（Direct Routing）
    1.简称DR模式，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
    2.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
    LVS负载均衡概述_第3张图片

负载均衡的结构

  • 第一层：负载调度器（Load Balancer或Director）
  • 第二层：服务器池（server pool）
  • 第三层：共享存储（Share Storage）

负载均衡群集结构

  • 负载均衡结构
    LVS负载均衡概述_第4张图片

关于LVS虚拟服务器

  • Linux Virtual Server

    • 针对Linux内核的负载均衡解决方案
    • 1998年5月，由我国的章文嵩博士创建
    • 官方网站：http://www.linuxvirtualserver.org/

    LVS负载均衡概述_第5张图片
    LVS的负载调度算法

  • 轮询（Round Robin）
    • 将收到的访问请求按照顺序轮流分配给群集的各节点（真实服务器），均等的对待每一台服务器，而不管服务器实际的连接数和系统负载
  • 加权轮询（Weighted Round Robin）
    • 根据真实服务器的处理能力轮流分配收到的访问请求，调度器可以自动查询各节点的负载情况，并动态调整其权重
    • 保证处理能力强的服务器承担更多的访问流量

权重：分配访问的个数，性能强的服务器分配的权重多

LVS的负载调度算法

  • 最少连接（Least Connections）
    • 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量最少的节点
  • 加权最少连接（Weighted Least Connections）
    • 在服务器节点 的性能差异较大的情况下，可以为真实服务器自动调整权重
    • 权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载