LVS是Linux Virtual Server的简写，意思是Linux虚拟服务器，它工作在input链上，当客户端发送的请求到达input链上以后，通过LVS的验证若是关于lvs的请求就会在此链上直接修改目标地址，而后通过postrouting链传送给其定义的服务器，LVS和iptables不能同时使用。
一、LVS的原理
1、NET的基本原理
把从客户端发来的IP包的IP头目的地址在DR上换成其中一台RS（real server）的IP地址并发至此RS，而RS则在处理完成后把数据经过DR主机发回给客户端，DR在这个时候再把数据包的源IP地址转换为DR接口上的IP地址即可，期间，无论是进来的数据还是出去的数据都必须经过DR。如下图所示：
LVS/NET 模型
NAT模式的特点：
- LB会修改数据包的地址
对于请求包，会进行DNAT；对于响应包，会进行SNAT。
- LB会透传客户端IP到RS（DR模式也会透传）
虽然LB在转发过程中做了NAT转换，但是因为只是做了部分地址转发，所以RS收到的请求包里是能看到客户端IP的。
- 需要将RS的默认网关地址配置为LB的浮动IP地址
因为RS收到的请求包源IP是客户端的IP，为了保证响应包在返回时能走到LB上面，所以需要将RS的默认网关地址配置为LB的虚拟服务IP地址。当然，如果客户端的IP是固定的，也可以在RS上添加明细路由指向LB的虚拟服务IP，不用改默认网关。
- LB和RS须位于同一个子网，并且客户端不能和LB/RS位于同一子网
因为需要将RS的默认网关配置为LB的虚拟服务IP地址，所以需要保证LB和RS位于同一子网。
又因为需要保证RS的响应包能走回到LB上，则客户端不能和RS位于同一子网。否则RS直接就能获取到客户端的MAC，响应包就直接回给客户端了，不会走网关，也就走不到LB上面了。这时候由于没有LB做SNAT，客户端收到的响应包源IP是RS的IP，而客户端的请求包目的IP是LB的虚拟服务IP，这时候客户端无法识别响应包，会直接丢弃。
2、DR的基本原理：
1）LVS调度器收到目标地址为VIP的请求包后，将MAC地址改成RS的MAC地址，并通过交换机（链路层）发给RS
2）RS的链路层收到请求后，往上传给IP层。IP层需要验证请求的目标IP地址。所以RS需要配置一个VIP的loopback(以下简称为lo，意为环回接口)device。这样RS的IP层收到报文后，会往上递交给传输层，之所以配置成lo,是因为lo对外不可见，不会跟LVS的VIP起冲突。
3）RS处理完成后，将应答包直接返回给客户端。若是公网服务器，则RS需要连接在互联网（公网IP或网关）才能将应答包返回。如下图所示：
LVS/DR 模型
DR模式的特点：
- 数据包在LB转发过程中，源/目的IP端口都不会变化
LB只是将数据包的MAC地址改写为RS的MAC地址，然后转发给相应的RS。
- 每台RS上都必须在环回网卡上绑定LB的虚拟服务IP
因为LB转发时并不会改写数据包的目的IP，所以RS收到的数据包的目的IP仍是LB的虚拟服务IP。为了保证RS能够正确处理该数据包，而不是丢弃，必须在RS的环回网卡上绑定LB的虚拟服务IP。这样RS会认为这个虚拟服务IP是自己的IP，自己是能够处理这个数据包的。否则RS会直接丢弃该数据包！
- RS上的业务进程必须监听在环回网卡的虚拟服务IP上，且端口必须和LB上的虚拟服务端口一致
因为LB不会改写数据包的目的端口，所以RS服务的监听端口必须和虚拟服务端口一致，否则RS会直接拒绝该数据包。
- RS处理完请求后，响应直接回给客户端，不再经过LB
因为RS收到的请求数据包的源IP是客户端的IP，所以理所当然RS的响应会直接回给客户端，而不会再经过LB。这时候要求RS和客户端之间的网络是可达的。
- LB和RS须位于同一个子网
因为LB在转发过程中需要改写数据包的MAC为RS的MAC地址，所以要能够查询到RS的MAC。而要获取到RS的MAC，则需要保证二者位于一个子网，否则LB只能获取到RS网关的MAC地址。
3、TUN的基本原理
TUN模式使用网络分层的原理，把从客户端发来的数据包基础上，封装一个新的IP头标记（不完整的IP头，只有目的IP部）发给RS，RS收到后先把DR发过来的数据包头给解开，还原其数据包原样，处理后，直接返回给客户端，而不需要再经过DR。需要注意的是由于RS需要对DR发过来的数据包进行还原，也就是说必须支持IP TUNNEL协议，所以在RS的内核中，必须编译支持IP TUNNEL这个选项。
4. FULLNAT模式
FULLNAT模式下，LB会对请求包和响应包都做SNAT+DNAT。
FULLNAT模式的特点：
- LB完全作为一个代理服务器
- LB和RS对于组网结构没有要求
二、LVS的类型有哪些？它们各有什么特点？
1)NAT：地址转换（类似DNAT）
集群节点跟director必须在同一个网络IP
RIP通常是私有地址，仅用于各集群节点间的通信
director位于client和realserver之间，并负责处理进出的所有通信
realserver必须将网关指向DIP
支持端口映射
realserver可以使用任意OS
较大规模应用场景中，director易成为系统瓶颈
2)DR：直接路由（只处理请求报文）
集群节点跟director必须在同一个物理网络中
RIP可以使用公网地址，实现便捷的远程管理和监控
director仅负责处理入站请求，响应报文则由realserver直接发往客户端；
realserver不能将网关指向DIR
不支持端口映射；
3)TUN：(隧道)
集群节点可以跨越互联网（Internet）；
RIP必须是公网地址；
director仅负责入站请求，响应报文则由realserver直接发往客户端；
只有支持隧道功能的OS才能用于realserver；
不支持端口映射;
三、LVS调度算法
1、固定调度
四种静态的调度方法
rr:Round Robin,轮叫，轮询
wrr:Weight Round Robin,加权，考虑服务器本身权重的意义
sh:source hash,源地址hash，只要是来自于同一个客户
dh(Destination Hashing)：目标地址散列，将相同的的请求发送给同一个IP
2、动态调度
六种动态调度方法：
1)lc:Least Connections,最少连接
active*256+inactive (谁的小，挑谁)
2)wlc:Weighted Least Connections,加权最少连接
(active*256+inactive)/weight
3)sed:最短期望延迟
(active+1)*256/weight
4)nq:never queue 永不排队
5)lblc:Locality-Based Least Connections,基于本地的最少连接
6(lblcr:Locality-Based Least Connections with Replication,基于本地的带复制功能的最少连接
默认方法（最理想的方法）：wlc
四、管理集群服务的命令行工具ipvsadm
1、ipvsadm的几个重要功能:
1）管理集群服务
添加：-A -t|u|f service-address [-s scheduler]
-t:TCP协议的集群
-u:UDP协议的集群
service-address: IP:PORT
-f:FWM,防火墙标记
service-address: Mark Number
修改：-E
删除：-D -t|u|f service-address
eg：#ipvsadm -A -t 172.16.66.1:80 -s rr
2）管理集群服务中的RS
添加:-a -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight]
-t|u|f service-address:事先定义好的某集群服务
-r server-address:某RS的地址，在NAT模型中,可使用IP:PORT实现端口映射
[-g|i|m]:LVS类型(若不指定则默认为DR)
-g:DR 表示DR模型
-i:TUN 能够跨越互联网的
-m:NAT 地址伪装
[-w weight]:定义服务器权重
修改：-e
删除：-d -t|u|f service-address -r server-address 指定从哪个集群服务中删除那个用户
eg：# ipvsadm -a -t 172.16.100.1:80 -r 192.168.10.8 -m
eg：# ipvsadm -a -t 172.16.100.1:80 -r 192.168.10.9 -m
3）查看
-L|l
-n: 数字格式显示主机地址和端口
--stats: 统计数据
--rate: 速率
--timeout: 显示tcp、tcpfin和udp的会话超时时长
--sort: 对查看的内容进行排序，默认是升序
--daemon:
-c: 显示当前的ipvs连接状况
4）删除所有集群服务
-C:清空ipvs规则
5）保存规则
-S
#ipvsadm -s > /path/to/somefile
6）载入此前的规则
-R
#ipvsadm -R < /path/form/somefile
五、LVS-NET的实现过程
1、首先规划好IP
Director Server（以下简称DR）DIP：192.168.66.1 VIP:172.16.66.2
Real Server 1 (以下简称RS1) DIP：192.168.66.2
Real Server 2 (以下简称RS2) DIP：192.168.66.3
2、配置RS1、RS2服务器
1）RS1服务器的配置过程：
RS1的IP配置为：192.168.66.2 网关是：192.168.66.1
wget ftp://172.16.0.1/pub/gls/server.repo -O /etc/yum.repos.d/server.repo
yum install httpd –y 安装web服务
提供相应的网页页面并启动web服务：
2）RS2服务器的配置过程
RS1的IP配置为：192.168.66.3 网关是：192.168.66.1
wget ftp://172.16.0.1/pub/gls/server.repo -O /etc/yum.repos.d/server.repo
yum install httpd –y 安装web服务
提供相应的网页页面并启动web服务：
3、配置Director服务器
1）在Director服务器上再要添加一块网卡eth1,其IP为DIP：192.168.66.1 则eth0为VIP，其IP为172.16.66.2（提醒：eth1网卡的连接方式是Host-only,RS1、RS2的网卡连接方式也是Host-only）
wget ftp://172.16.0.1/pub/gls/server.repo -O /etc/yum.repos.d/server.repo
2）同步时间
3）安装、启动ipvsadm并测试web服务是否能访问
yum install ipvsadm –y 安装ipvsadm
service ipvsadm start 启动ipvsadm
4)添加集群服务
(-m以nat模式运作)
5）ipvsadm –L –n ipvsadm规则查看
在物理主机上 访问172.16.66.2 刷新几次再执行ipvsadm –L –n命令就会发现InActConn比例接近1：1
六、LVS-DR的实现过程
1、首先划分好IP
Director：eth0,DIP:172.16.66.2 eth0:0,VIP:172.16.66.1
RS1: Eth0,RIP：172.16.66.7 lo:0,VIP:172.16.66.1
RS2: Eth0,RIP：172.16.66.8 lo:0,VIP:172.16.66.1
2、Director的IP、网卡配置过程
ifdown eth1 down Director的eth1断开连接
vim /etc/sysconfig/network-scrips/ifcfg-eth1 编辑文件内容修改如下：
service network restart 重启网络服务器
ifconfig eth0:0 172.16.66.1/16 为eth0配置一个别名
ifconfig 查看别名是否设置成功
把网卡的连接方式改为桥接，以下RS1、RS2的网卡也改成桥接，因为服务器间要在同一台交换机上
3、RS1、RS2的配置过程
1）RS1服务器的IP配置
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 设置IP和网关
service network restart 重启网络服务器
2）RS2服务器的IP配置
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 设置IP和网关
service network restart 重启网络服务器
测试能否ping通RS1和Director服务器
3）RS1服务的配置
cd /proc/sys/net/ipv4/conf/
(小知识补充：还可以用另外一种命令实现上述命令的执行过程
sysctl -w net.ipv4.conf.eth0.arp_announce=2
sysctl -w net.ipv4.conf.all.arp_announce=2 ）
ifconfig lo:0 172.16.66.1/16 配置VIP
在物理主机上ping 172.16.66.1看看是否能ping通
Ping通后 可执行 arp -a 命令查看哪一个IP响应了
ifconfig lo:0 down 关闭VIP
ifconfig lo:0 172.16.66.1 broadcast 172.16.66.1 netmask 255.255.255.255 up (broadcast为广播地址，255.255.255.255意味着只跟自己在同一个网段内，全是网络地址)
route add -host 172.16.66.1 dev lo:0 添加路由
4)RS2服务的配置
配置RS2的VIP并启用
在物理主机上ping172.16.66.1 查看是否能ping通， 然后执行arp –a查看响应状态
ifconfig lo:0 down 关闭VIP
ifconfig lo:0 172.16.66.1 netmask 255.255.255.255 broadcast 172.16.66.1 up
(broadcast为广播地址，255.255.255.255意味着只跟自己在同一个网段内，全是网络地址)
ifconfig
route add -host 172.16.66.1 dev lo:0 添加路由
4、Directory服务的配置过程
1）添加路由并访问web服务
2)设置ipvsadm
3)打开浏览器访问一下 172.16.66.1 刷新出现两次RS1,一次RS2
ipvsadm -L -n （刷新查看一下权重比例为1:2）
这就是DR模型的LVS
小知识点：
arp_ignore:定义接收到ARP请求时的响应级别；
0：只要本地配置有相应的地址，就给予响应
1：仅在请求的目标地址配置请求到达的接口上的时候，才给予响应
arp_announce:定义将自己地址向外通告时的通告级别
0：将本地任何接口上的任何地址向外通告
1：试图仅向目标网络通告与其网络匹配的地址；
2：仅向与本地接口上的地址匹配的网络进行通告
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