LVS工作原理

负载均衡的作用：

  1. 分担用户访问请求或数据流量
  2. 保持业务的连续性
  3. 应用web业务，以及数据库从库等

lvs工作原理：

lvs软件由工作在内核中的ipvs和工作在用户空间的ipvsadm组成。ipvs工作于netfilter的INPUT链上；ipvsadm用于在ipvs上定义集群服务、后端主机和调度算法。

当用户的请求到达本机时，首先经由PREROUTING链，到达PREROUTING链后进行路由判断，经路由判断后发现是送往本机的，将用户请求送往INPUT链接中，此时ipvs将检查INPUT链上的所有经过的报文，判断是不是请求的集群服务，如果请求的是集群服务，ipvs将“拦下”服务，经过调度算法挑选出一个事先定义好的主机，并将用户请求服务转发出去，经由网络将用户请求送往后端主机并为用户提供服务响应。

DR模式特点：

1、通过在调度器LB上修改数据包的目的MAC地址实现转发。注意，源IP地址仍然是CIP，目的IP地址仍然是VIP。
2、请求的报文经过调度器，而RS响应处理后的报文无需经过调度器LB，因此，并发访问量大时使用效率很高（和NAT模式比）。
3、因DR模式是通过MAC地址的改写机制实现的转发，因此，所有RS（Real Server真实服务器）节点和调度器LB只能在一个局域网LAN中（小缺点）。
4、需要注意RS节点的VIP的绑定（lo:vip/32,lo1:vip/32）和ARP抑制问题。
5、RS节点的默认网关不需要是调度器LB的DIP，而直接是IDC机房分配的上级路由器的IP（这是RS带有外网IP地址的情况），理论讲：只要RS可以出网即可，不是必须要配置外网IP。
6、由于DR模式的调度器仅进行了目的MAC地址的改写，因此，调度器LB无法改变请求的报文的目的端口（和NAT要区别）。
7、当前，调度器LB支持几乎所有的UNIX，LINUX系统，但目前不支持WINDOWS系统。真实服务器RS节点可以是WINDOWS系统。
8、总的来说DR模式效率很高，但是配置也较麻烦，因此，访问量不是特别大的公司可以用haproxy/nginx取代之。这符合运维的原则：简单、易用、高效。日1000-2000W PV或并发请求1万以下都可以考虑用haproxy/nginx（LVS NAT模式）
9、直接对外的访问业务，例如：web服务做RS节点，RS最好用公网IP地址。如果不直接对外的业务，例如：MySQL,存储系统RS节点，最好只用内部IP地址。
RS节点的VIP的绑定方法：

静态绑定：在前端路由直接将VIP对应的目标MAC静态配置为Director的MAC地址；
arptables：在各RS上，通过arptables规则拒绝其响应对VIP的ARP广播请求；
内核参数：在RS上修改内核参数，并结合地址的配置方式实现拒绝响应对VIP的ARP广播请求；

NAT模式特点

1、NAT技术将请求的报文（通过DNAT方式改写）和响应的报文（通过SNAT方式改写），通过调度器地址重写然后在转发给内部的服务器，报文返回时在改写成原来的用户请求的地址。
2、只需要在调度器LB上配置WAN公网IP即可，调度器也要有私有LAN IP和内部RS节点通信。
3、每台内部RS节点的网关地址，必须要配成调度器LB的私有LAN内物理网卡地址（LDIP），这样才能确保数据报文返回时仍然经过调度器LB。
4、由于请求与响应的数据报文都经过调度器LB，因此，网站访问量大时调度器LB有较大瓶颈，一般要求最多10-20台节点。
5、NAT模式支持对IP及端口的转换，即用户请求10.0.1.1:80，可以通过调度器转换到RS节点的10.0.1.2:8080（DR和TUN模式不具备的）。
6、所有NAT内部RS节点只需配置私有LAN IP即可。
7、由于数据包来回都需要经过调度器，因此，要开启内核转发net.ipv4.ip_forward = 1，当然也包括iptables防火墙的forward功能（DR和TUN模式不需要）。

TUN模式特点：（不常用）

1、负载均衡器通过把请求的报文通过IP隧道（ipip隧道）的方式（请求的报文不经过原目的地址的改写(包括MAC)，而是直接封装成另外的IP报文）转发至真实服务器，而真实服务器将响应处理后直接返回给客户端用户。
2、由于真实服务器将响应处理后的报文直接返回给客户端用户，因此，最好RS有一个外网IP地址，这样效率才会更高。理论上：只要能出网即可，无需外网IP地址。
3、由于调度器LB只处理入站请求的报文。因此，此集群系统的吞吐量可以提高10倍以上，但隧道模式也会带来一定的系统开销。TUN模式适合LAN/WAN。
4、TUN模式的LAN环境转发不如DR模式效率高，而且还要考虑系统对IP隧道的支持问题。
5、所有的RS服务器都要绑定VIP，抑制ARP，配置复杂。
6、LAN环境一般多采用DR模式，WAN环境可以用TUN模式，但是当前在WAN环境下，请求转发更多的被haproxy/nginx/DNS调度等代理取代。因此，TUN模式在国内公司实际应用的已经很少。跨机房应用要么拉光纤成局域网，要么DNS调度，底层数据还得同步。
7、直接对外的访问业务，例如：web服务做RS节点，最好用公网IP地址。不直接对外的业务，例如：MySQL,存储系统RS节点，最好用内部IP地址

FULLNAT模式：（不常用）

客户端访问的数据包是CIP:VIP，lvs处理这个数据包，他不像nat似的只改一半，fullnat他会完全重写这个数据包LIP1:RIP1，然后转发给后端的RIP1，后端RS处理之后返回的数据包格式是RIP1：LIP1，然后发给LIP1的调度器，然后LIP1调度器再重写数据包格式为Vip：Cip，然后直接返回给客户端
Lip是一组ip中的一个，Lip相当于公园的口，公园的口有很多，是有很多组，
虽然转发效率较nat低10%，但是回包的路由是可以有很多，可以横向扩展。
vip所在的lvs就是入口，他只处理入站请求，然后挑选出站lvs和RS，出站的lvs只负责处理返回数据包，负责出站的lvs不止是一台，出站的lvs和入站的lvs他们共享一个内存级别的session hash表。他们调整的并发在30万-50万。入站的可能2-3台，出站的可能有5/60台，后端的rs就可能有几百台。

一句话总结特点：

NAT模式：入站DNAT,出站SNAT，入站出站都经过LVS，可以修改端口，私有网络。
DR模式：LVS默认方式。修改数据包的目的MAC地址，入站经过LVS,出站不经过LVS，直接返回客户，不能改端口，LAN内使用。
TUN模式：不改变数据包内容，数据包外部封装一个IP头，入站经过LVS,出站不经过LVS，直接返回客户，不能改端口，LAN/WAN使用。LVS和节点之间通过隧道通信。