Ref

参考写在前面，基本都是把需要的重点用自己的话摘抄下来方便自己以后看懂，原文写的更好。

https://www.kancloud.cn/noahs/linux/1540462
http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs3.html

LVS负载均衡

Linux Virtual Server LVS是一个虚拟的服务器集群系统，可以实现负载均衡。当并发超过了Nginx上限（目前1000-2000w PV或并发请求1w以下可以使用Nginx）可以考虑LVS。LVS已集成到linux内核中，只需要进行配置即可。

pv=并发连接数 * 统计pv的总时间 * web服务器数量 / 页面衍生连接次数（比如那些对css js 图片的额外http请求） / http响应时间 / 因数（一般为5）

LVS的IP负载均衡技术

VS/TUN 通过IP隧道实现虚拟服务器

在说明VS/TUN的实现前，先简述一些预备知识。

基于RR-DNS（Round-Robin Domain Name System）

这是一组Web服务器，通过分布式文件系统AFS来共享文档。这组服务器的域名是相同的，用户访问域名时，RR-DNS的服务器会将域名轮流解析成不同的服务器ip，这样访问就会被负载到各个服务器上。（即DNS轮询）

这种方法有三方面的问题。
- 域名解析方面，域名服务器是分布式系统，有一定层次结构，这样当请求域名解析时，如果该级别的域名服务器无法解析，将会向上一级的域名服务器进行提交…在不断向上提交的过程中，每次提交到域名服务器都会缓存一个映射：域名-ip。缓存之后，这个域名服务器组下的所有用户再访问都会访问这个ip，这样负载并非均衡。解决办法是让这个映射缓存的时间短一些，在这个映射上设置一个ttl值，过了这个ttl，映射会在缓存中被淘汰，再次请求时会重新映射。那么对这个ttl值的设置就会成为负载均衡的关键和制约，如果设置的过大，那么很多请求将映射到同一ip，会造成负载不均衡。如果ttl值过小，会导致本地域名服务器频繁提交请求，增加了域名解析的网络流量。
- 用户机器方面，同样是域名-ip的映射，用户机器也会缓存并且不受ttl限制，那么用户的访问请求就会重复打到同一个ip。每个用户的访问不一定，导致严重的负载不均衡。
- 高可用方面，如果一台服务器失效了，并不会阻止域名解析到它的ip上。如果需要对服务器维护升级，需要将该服务器的ip从RR-DNS服务器的ip地址列表中删掉，经过长时间等待所有域名服务器将这个映射淘汰掉，并且所有映射到这台ip的客户不再使用这个站点为止。
基于IP层负载均衡调度

用户通过vip（虚拟地址）访问服务，访问请求的报文会到达负载调度器来进行调度。负载调度器将从一组真实的服务器中选出一个，将用户的访问请求报文目的地址vip改写成选出来的服务器ip，端口也修改为对应的端口。完成修改后，将报文发送给选定的服务器。真实服务器的响应报文同样要经过负载调度器，将报文源地址和源端口再改回vip，最后发回给用户。
通过NAT实现虚拟服务器（VS/NAT）

内部网络有一些专门保留的ip地址（如10.0.0.0/255.0.0.0、 172.16.0.0/255.128.0.0和192.168.0.0/255.255.0.0），如果内网中的主机需要访问或被外网访问，需要采用网络地址转换NAT来将内部地址转换为外网可用的外部地址。NAT的工作原理：由负载调度器改写报文头部（目标地址、源地址、端口），这样客户和服务器认为他们直接通过ip地址相连，不同真实IP地址的并行网络服务变成了在一个IP地址上的虚拟服务。

上述两种解决方案都是通过调度+改写报文的形式完成的。在改写vip之后，调度器还会在连接Hash表中记录这个连接，这样当该连接的下个报文到达的时候，直接从Hash表中取到应当改写的目的地址和端口，将报文传给选定的服务器。

从真实服务器的响应报文返回时同样经调度器改写源ip和端口。
通过IP隧道实现虚拟服务器（VS/TUN）

在前面讲的VS/NAT的集群系统中，是由一个负载调度器来改写报文头部实现调度的，这就说明请求和响应的报文都需要流经这个负载调度器。当真实服务器的数量增加，负载调度器就称为整个集群系统的性能瓶颈——在大多数Internet服务中，请求报文一般较短，而响应报文往往包含大量数据。所以，自然而然想到如果将请求和响应报文分开处理，而且让负载调度器只负责调度请求报文，响应报文不再经过调度器而是直接返回给客户，那就可以极大提升系统吞吐量。

实现的方法是IP隧道（IP tunneling）技术，将一个IP报文封装在另一个IP报文里。这样做的功能是可以将目的地址为a的数据报文被封装和转发到另一个ip地址b。这样，我们说在移动主机和虚拟私有网络（Virtual Private Network）中建立了一个IP隧道，这个隧道是静态建立的，隧道两端分别是两个唯一ip地址。

整体报文转发过程是这样：请求报文->封装[请求报文]->转发[封装[请求报文]]->后端服务器。

这样请求报文在被封装后转发到后端服务器，响应报文直接从后端服务器返回给用户。但是一条隧道只能连接一对用户和服务器，而后端服务器有多个，不可能静态建立所有对应的隧道。解决方案是动态选择一台服务器建立隧道，也即，将请求报文封装和转发给选出的这台服务器。结果就是一组服务器上的网络服务成为了一个ip地址上的虚拟网络服务（vip），各个服务器将vip地址配置在自己的ip隧道设备上。

如上图所示，用户发送请求至负载均衡器的虚拟ip，这个请求通过ip隧道被负载到真实服务器上，真实服务器直接将响应报文返回给用户。

VS/TUN和VS/NAT的工作流程中的区别主要在报文转发的方式。同样是由调度器来动态选择一台真实服务器（依据是各个服务器的负载情况），然后调度器使用ip报文b来封装请求报文r，封装后的ip报文b转发给选出的这台真实服务器。服务器收到报文之后先将报文拆成原来的请求报文r，获得请求报文r的目的地址（就是vip），检查这个vip是否被配置在了本机ip隧道设备（虚拟网卡）上，如果对应上了就处理这个请求，然后根据路由表来将响应报文直接返回给用户。

当请求报文的目的地址为vip，响应报文的源地址也是vip，响应报文无需修改。用户不用知道是哪台真实服务器处理的。

LVS配置方法

先决条件：Linux虚拟机的防火墙和Selinux关闭。
安装使用lvs：yum install ipvsadm
绑定vip： ip addr add <服务运行主机的ip和子网掩码，例如10.0.0.13/24> dev eth0
配置ipvsadm：

ip addr add 10.0.0.13/24 dev eth0
ipvsadm -C   # 清除当前所有LVS规则
ipvsadm --set 30 5 60         # 分别设置tcp tcpfin udp连接的超时时间为30 5 60
ipvsadm -A -t 10.0.0.13:80 -s wrr -p 20   # 添加虚拟服务，调度算法见 man ipvsadm
ipvsadm -a -t 10.0.0.13:80 -r 10.0.0.17:80 -g -w 1 # 将虚拟服务10.0.0.13:80绑定到真实服务（本机外网ip）10.0.0.17:80上
ipvsadm -a -t 10.0.0.13:80 -r 10.0.0.18:80 -g -w 1 # 同上，绑第二台机器18，同一个虚拟服务ip
ipvsadm -ln # 查看下配置lvs结果

将lo网卡绑定vip：ip addr add <vip的ip和网段如10.0.0.13/32> dev lo 为什么这里子网掩码是32位？
修改内核参数抑制APR响应

cat >>/etc/sysctl.conf<<EOF
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
EOF
sysctl -p

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LVS负载均衡调度原理及配置方法

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LVS负载均衡

LVS的IP负载均衡技术

VS/TUN 通过IP隧道实现虚拟服务器

LVS配置方法

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