lvs和nginx实现负载均衡的比较

lvs和nginx实现负载均衡的比较

什么是LVS?
LVS是Linux Virtual Server的简称，也就是linux虚拟服务器，是一个自由软件项目，官方站点是：www.linuxvirtualserver.org。现在LVS已经是Linux标准内核的一部分，在Linux2.4内核以前，使用LVS时必须要重新编译内核以支持LVS功能模块，但是从Linux2.4内核以后，已经完全内置了LVS的各个功能模块，无需给内核打任何必定，可以直接使用LVS提供各种功能。

LVS的功能
LVS主要用于用于服务器集群的负载均衡，工作在网络层，可以实现高性能，高可用的服务器集群技术。他廉价，可以把许多低性能的服务器组合在一起形成一个超级服务器。它易用，配置非常简单，具有多种负载均衡的方法。它稳定可靠，即使是在集群的服务器中某台服务器无法正常工作，也不会影响整体效果。而且可扩展性也很好。

LVS自从1998年开始，发展到现在已经是一个比较成熟的技术项目了。可以利用LVS技术实现高可伸缩的、高可用的网络服务，例如WWW服务、Cache服务、DNS服务、FTP服务、MAIL服务、视频/音频点播服务等等，有许多比较著名网站和组织都在使用LVS架设的集群系统，例如：Linux的门户网站（www.linux.com）、向RealPlayer提供音频视频服务而闻名的Real公司（www.real.com）、全球最大的开源网站（sourceforge.net）等。

LVS的体系结构
LVS架构的服务器集群系统有三个部分组成：

最前端的负载均衡层，用Load Balancer表示：
位于整个集群系统的最前端，有一台或者多台负载调度器（Director Server）组成，LVS模块就安装在Director Server上，而Director的主要作用类似于一个路由器，它含有完成LVS功能所设定的路由表，通过这些路由表把用户的请求分发给Server Array层的应用服务器（Real Server）上。同时，在Director Server上还要安装对Real Server服务的监控模块Ldirectord，此模块用于监测各个Real Server服务的健康状况。在Real Server不可用时把它从LVS路由表中剔除，恢复时重新加入。
中间的服务器集群层，用Server Array表示：
由一组实际运行应用服务的机器组成，Real Server可以是WEB服务器、MAIL服务器、FTP服务器、DNS服务器、视频服务器中的一个或者多个，每个Real Server之间通过高速的LAN或分布在各地的WAN相连接。在实际的应用中，Director Server也可以同时兼任Real Server的角色。
最底端的数据共享存储层，用Shared Storage表示：
是为所有Real Server提供共享存储空间和内容一致性的存储区域，在物理上，一般有磁盘阵列设备组成，为了提供内容的一致性，一般可以通过NFS网络文件系统共享数据，但是NFS在繁忙的业务系统中，性能并不是很好，此时可以采用集群文件系统，例如Red hat的GFS文件系统，oracle提供的OCFS2文件系统等。
在用户看来，所有的内部应用都是透明的，用户只是在使用一个虚拟服务器提供的高性能服务。

LVS负载均衡机制
LVS是四层负载均衡，也就是说建立在OSI模型的第四层——传输层之上，传输层上有我们熟悉的TCP/UDP，LVS支持TCP/UDP的负载均衡。因为LVS是四层负载均衡，因此它相对于其它高层负载均衡的解决办法，比如DNS域名轮流解析、应用层负载的调度、客户端的调度等，它的效率是非常高的。
LVS的转发主要通过修改IP地址（NAT模式，分为源地址修改SNAT和目标地址修改DNAT）、

LVS的优点：
1：抗负载能力强、是工作在网络4层之上仅作分发之用，没有流量的产生，这个特点也决定了它在负载均衡软件里的性能最强的，也保证了均衡器I/O的性能不会受到大流量的影响。；

2：lvs是专门的负载均衡软件，对任何应用都可以做负载均衡；

3：工作稳定，因为其本身抗负载能力很强，自身有完整的双机热备方案，目前用的比较多的是lvs+keepalived，比较大型的用的多的是lvs+heartbeat。

4：配置性低，这通常是一大劣势，但同时也是一大优势，因为没有太多可配置的选项，所以除了增减服务器，并不需要经常去触碰它，大大减少了人为出错的几率。

5、基本上能支持所有应用，因为lvs工作在4层，所以它可以对几乎所有应用做负载均衡，包括http、数据库、聊天室等等。

nginx的优点：
1：Nginx的高并发，同时能承载上万个并发连接；

2：nginx有充足的第三方功能模块的支持，主要通过upstream模块进行负载均衡；

3：nginx对网络的依赖较小，理论上只要Ping得通，网页访问正常，nginx就能连得通；

4：工作在网络的7层之上，可以针对http应用做一些分流的策略，它的正则规则比haproxy更为强大和灵活，这也是它目前广泛流行的主要原因之一，nginx单凭这点可利用的场合就远多于lvs了。

nginx的缺点：
1：将Nginx当做反向代理时，负载均衡功能不是很好，对后端服务器的健康检查功能较弱；

2：nginx仅能支持http、https和email协议，这样就在适用范围上面小些，这个是它的缺点；

3：nginx只支持通过端口来检测，不支持通过url来检测。

一、负载均衡LVS基本介绍

LB集群的架构和原理很简单，就是当用户的请求过来时，会直接分发到Director Server上，然后它把用户的请求根据设置好的调度算法，智能均衡地分发到后端真正服务器(real server)上。为了避免不同机器上用户请求得到的数据不一样，需要用到了共享存储，这样保证所有用户请求的数据是一样的。

LVS是 Linux Virtual Server 的简称，也就是Linux虚拟服务器。这是一个由章文嵩博士发起的一个开源项目，它的官方网是 http://www.linuxvirtualserver.org 现在 LVS 已经是 Linux 内核标准的一部分。使用 LVS 可以达到的技术目标是：通过 LVS 达到的负载均衡技术和 Linux 操作系统实现一个高性能高可用的 Linux 服务器集群，它具有良好的可靠性、可扩展性和可操作性。从而以低廉的成本实现最优的性能。LVS 是一个实现负载均衡集群的开源软件项目，LVS架构从逻辑上可分为调度层、Server集群层和共享存储。

二、LVS的基本工作原理

1. 当用户向负载均衡调度器（Director Server）发起请求，调度器将请求发往至内核空间

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

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，将数据包最终发送给后端的服务器

三、LVS的组成

LVS 由2部分程序组成，包括 ipvs 和 ipvsadm。

1.ipvs(ip virtual server)：一段代码工作在内核空间，叫ipvs，是真正生效实现调度的代码。

2. ipvsadm：另外一段是工作在用户空间，叫ipvsadm，负责为ipvs内核框架编写规则，定义谁是集群服务，而谁是后端真实的服务器(Real Server)

四、LVS相关术语

1. DS：Director Server。指的是前端负载均衡器节点。
2. RS：Real Server。后端真实的工作服务器。
3. VIP：向外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标的IP地址。
4. DIP：Director Server IP，主要用于和内部主机通讯的IP地址。
5. RIP：Real Server IP，后端服