LVS的简单介绍以及三种模式的区别

一.LVS的相关介绍

1.LVS概念：
LVS是Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，==是一个虚拟的服务器集群系统。LVS集群采用IP负载均衡技术和基于内容请求分发技术。==调度器具有很好的吞吐率，将请求均衡地转移到不同的服务器上执行，且调度器自动屏蔽掉服务器的故障，从而将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器。整个服务器集群的结构对客户是透明的，而且无需修改客户端和服务器端的程序。为此，在设计时需要考虑系统的透明性、可伸缩性、高可用性和易管理性。

2.LVS的特点：
LVS具有可伸缩网络服务的几种结构，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)。我们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(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，我们称之为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，我们提出了通过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。

工作在防火墙的input链，强行改变数据的流向
是一个调度器
不接受请求，将请求发送给kerner space（内核空间）

一般来说，LVS集群采用三层结构，其主要组成部分为：

A、负载调度器（load balancer），它是整个集群对外面的前端机，负责将客户的请求发送到一组服务器上执行，而客户认为服务是来自一个IP地址（我们可称之为虚拟IP地址）上的。
==B、服务器池（server pool），==是一组真正执行客户请求的服务器，执行的服务有WEB、MAIL、FTP和DNS等。
==C、共享存储（shared storage），==它为服务器池提供一个共享的存储区，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务。

调度器：

调度器是服务器集群系统的唯一入口点（Single Entry Point），它可以采用IP负载均衡技术、基于内容请求分发技术或者两者相结合。
在IP负载均衡技术中，需要服务器池拥有相同的内容提供相同的服务。当客户请求到达时，调度器只根据服务器负载情况和设定的调度算法从服务器池中选出一个服务器，将该请求转发到选出的服务器，并记录这个调度；当这个请求的其他报文到达，也会被转发到前面选出的服务器。在基于内容请求分发技术中，服务器可以提供不同的服务，当客户请求到达时，调度器可根据请求的内容选择服务器执行请求。因为所有的操作都是在Linux操作系统核心空间中完成的，它的调度开销很小，所以它具有很高的吞吐率。服务器池的结点数目是可变的。当整个系统收到的负载超过目前所有结点的处理能力时，可以在服务器池中增加服务器来满足不断增长的请求负载。

对大多数网络服务来说，请求间不存在很强的相关性，请求可以在不同的节点上并行执行，所以整个系统的性能基本上可以随着服务器池的结点数目增加而线性增长。 共享存储通常是数据库、网络文件系统或者分布式文件系统。服务器结点需要动态更新的数据一般存储在数据库系统中，同时数据库会保证并发访问时数据的一致性。静态的数据可以存储在网络文件系统（如NFS/CIFS）中，但网络文件系统的伸缩能力有限，一般来说，NFS/CIFS服务器只能支持3~6个繁忙的服务器结点。对于规模较大的集群系统，可以考虑用分布式文件系统，如AFS、GFS、Coda和Intermezzo等。分布式文件系统可为各服务器提供共享的存储区，它们访问分布式文件系统就像访问本地文件系统一样，同时分布式文件系统可提供良好的伸缩性和可用性。

二.IPVS的相关介绍

1.IPVS的概念

ipvs称之为IP虚拟服务器(IP Virtual Server，简写为IPVS)。是运行在LVS下的提供负载平衡功能的一种技术

2.IPVS的特点

IPVS基本上是一种高效的Layer-4交换机，它提供负载平衡的功能。当一个TCP连接的初始SYN报文到达时，IPVS就选择一台服务器，将报文转发给它。此后通过查发报文的IP和TCP报文头地址，保证此连接的后继报文被转发到相同的服务器。这样，IPVS无法检查到请求的内容再选择服务器，这就要求后端的服务器组是提供相同的服务，不管请求被送到哪一台服务器，返回结果都应该是一样的。但是在有一些应用中后端的服务器可能功能不一，有的是提供HTML文档的Web服务器，有的是提供图片的Web服务器，有的是提供CGI的Web服务器。这时，就需要基于内容请求分发 (Content-Based Request Distribution)，同时基于内容请求分发可以提高后端服务器上访问的局部性。

3.IPVS工作原理

(1)先说下LVS

提到IPVS就不得不提LVS(Linux Virtual Server)，虚拟服务器是一个高度可扩展性和高可用性的服务器，建立在一个集群的服务器中。服务器集群的架构对用户是完全透明的，并且用户使用起来感觉它只有一个高性能虚拟服务器。
真正的服务器和负载平衡器之间通过高速局域网或地理上分散的广域网可以相互连接。负载平衡器可以将请求调度到不同的服务器并将并行的集群服务显示的像在一个单一的IP地址上的一个虚拟的服务，请求调度可以使用IP负载平衡技术或应用级负载平衡技术。系统的可扩展性是通过透明地添加或删除集群中的节点来实现的。通过检测节点或守护进程的失败和适当地重新配置系统提供高可用性。

(2)IPVS的原理

上面已经说了IPVS是LVS的关键，因为LVS的IP负载平衡技术就是通过IPVS模块来实现的，IPVS是LVS集群系统的核心软件。它的主要作用是：安装在Director Server上，同时在Director Server上虚拟出一个IP地址，用户必须通过这个虚拟的IP地址访问服务。==这个虚拟IP一般称为LVS的VIP，即Virtual IP。==访问的请求首先经过VIP到达负载调度器，然后由负载调度器从Real Server列表中选取一个服务节点响应用户的请求。

三种模式的区别待补充：