LVS（Linux Virtual Server）Linux虚拟服务器，通过虚拟IP来接受请求，通过一定的方法（由LVS的模式决定）转发到对应的real server（RS）实际服务器，达到流量分发、负载均衡的目的。该项目是由我国的章文嵩博士主导立意的项目。
原理
LVS的负载均衡是基于底层IP协议来实现的，所以在了解其原理前，需要对计算机网络有一定的认知，OSI七层模型，已经个层的作用。
LVS的实现只用到了OSI的底三层，不同的LVS模式，采用的方法不同。由于LVS的转发只涉及到OSI的底层协议。如TCP协议通讯，LVS不与client端建立TCP连接（可以理解成省去了TCP的三次握手），直接与real server建立连接，LVS只做数据包的转发。对比传统的七层，作用于应用层的负载均衡器（如Nginx）有着显著的性能优势。
有很多互联网公司，当在Nginx压力过大的情况下，都再用在Nginx的http服务器前面会搭建一个LVS负载均衡器来提升系统在并发情况下的高可用性。
LVS有三种工作模式：
- 直接路由模式（DR）
- 地址转换模式（NAT）
- IP隧道模式（TUN）
在后面继续聊LVS前，必需先了解相关专业术语。客户端（浏览器）ip地址CIP；LVS服务器需要提供两个IP地址，一个是虚拟IP地址，即客户端访问的IP地址（VIP）,另外一个是LVS服务器对内网的真是IP地址（DIP）；然后真实应用服务器也需要提供两个IP地址，一个是本机的局域网IP地址（RIP），然后还需要提供一个与VIP保持一致的虚拟IP地址（RVIP）。
CIP：客户端地址，为源IP；
VIP：也就是虚拟系统的对外IP，用户接受客户端请求的。
DIP：LVS服务器所在局域网的主机IP地址，用来再局域网中地址通讯的。
RIP：真实服务器的局域网IP地址，用户局域网内的主机路由；
RVIP：真实服务器VIP，与LVS的VIP相同。用于处理目标IP为VIP的请求，该VIP需要对外不可见，不然会与本局域网的LVS的VIP地址冲突，可以修改linux内核ARP协议参数，来达到该IP对主机可见，但是对外不可见的目的。（ARP协议主要用于定位目标IP的mac地址）。
直接路由模式
直接路由模式，也是企业中用得最多的一种模式，由LVS来hold流量，然后转发连接请求到RServer，然后又RS处理并返回对应的处理结果到源IP（客户端）。结构图如图所示：
在用户请求过来时，达到LVS服务器，然后LVS通过相应的负载均衡算法，在不修改数据报文的情况下，将mac地址修改为对应真实服务器的mac地址。由真实服务器处理完数据包后，直接返回数据包到CIP，由于真实服务器具备VIP的网络接口能力，所以返回数据包的源地址可以是VIP，这样客户端CIP就能正常的处理。在计算机网络中，如果返回数据包的目标IP、源IP与请求数据包源IP、目标IP不一致，则会导致客户端不会处理该返回数据包，会直接丢弃。
这里有个疑问点：为什么LVS能找到真实服务器的mac地址呢？
首先得明白IP协议路由的原理，通过目标IP地址与本机的路由规则表进行掩码的与运算，得到下一跳的IP地址。ARP地址广播协议会使各主机保存自己路由表中相关IP地址的MAC地址，然后通过mac地址直接进行网络连接发送数据包。
这里LVS就是通过拦截客户端访问的IP：PORT来与自己的IPVS配置进行判断，如果出发拦截则进行负载均衡的计算，得到真实的目标IP，再通过主机的ARP协议得到真实服务器的MAC地址，通过修改数据包的MAC地址来达到下一次将数据包发送到对应的真实服务器上。这种手段，在计算机网络中又叫做MAC欺骗。
优点:
缺点：
地址转换模式
地址转换模式，与SNAT有点相似，都是对地址进行转换，从而使得网络中各数据包能够正常的传递。
CIP请求到LVS服务器后，首先是对CIP请求的ip地址和端口进行拦截，符合拦截规则的话则进行负载均衡，确定好某一台RS的IP后，将数据包中目标地址转换成RS的IP地址，在将该数据包通过IP路由规则转发给对应的下一跳主机。对于响应数据包，同样的线响应到LVS服务器，然后LVS对相应数据包的源地址进行修改，修改成LVS服务器的VIP地址，这样保证的数据包发送与处理的安全可靠性。
RS真实服务器或者LVS到RS整个链路中需要具备能使得RS的响应数据包能到转发LVS服务器上，然后又LVS服务器进行源地址的转换。
优点：
缺点：
IP隧道模式
隧道模式是中和前面两种模式的优缺点。我们都知道DR模式不能跨局域网，而NAT模式LVS的性能存在瓶颈。所以TUN模式就需要做到返回数据包不用路由到LVS服务器，能使用到DR模式的有真是服务器直接返回给客户端；同时TUN模式也需要兼顾NAT模式的跨局域网的能力。这就有了IP隧道模式，即开辟一条LVS到真是服务器的IP隧道（有点类似一些VPN的实现）。
原理是由LVS拦截对应的请求后，用一个新的请求头包含住原来的请求数据包，新的请求头目标IP设置为某台真实服务器IP。那么就需要建立一条LVS与RS的IP隧道，使得新的数据包能根据现有网络的路由规则最后到达RS服务器上，然后RS进行处理。这样就具备了跨子网部署的能力。
真实服务器RS就需要具备VIP的相应网络接口用来处理源IP为CIP目标IP为VIP的数据包。处理完成后后RS的VIP网络接口将相应数据包发送回CIP。这样相应数据包就与CIP客户端直连了具备DR模式的能力。
优点：
缺点：
三种模式的总结
不管是使用哪种模式总有一定的局限性，具体还得根据自身业务来做规划。在搭建LVS的时候，DR、TUN需要真实服务器虚拟一个IP与LVS的VIP保持一致，且需要修改arp参数来对外隐藏，NAT需要RS或者RS到LVSIP路有中具备定向路由回LVS服务器上来做源地址的切换（NAT这个问题可以采用FULLNAT解决，即LVS上源地址和目标地址全换，那么从RS回来的数据包则不需要做定向路由到LVS上了）。
采用LVS虽然一定程度上解决了流量压力大的问题（太大也hold不住，单台服务器始终存在瓶颈），但是LVS部署起来的成本还是很高的，且LVS既然是单台服务器就肯定会存在单点问题（服务器宕机）。生产上一般可以用keepalived采用主备的形式来保证高可用。当主LVS宕机时，备机上的keepalived就会将LVS的VIP漂移到备机上来，这样内部应用还是可以用的。
