什么是负载均衡中的LVS？它如何工作？

负载均衡之LVS

一、LVS

LVS简介

LVS（Linux Virtual Server）即Linux虚拟服务器，是由章文嵩博士主导的开源负载均衡项目，它通过在Linux操作系统中实现基于IP的数据请求负载均衡调度方案，能够将客户端请求分发到多台后端服务器上，从而提高整体服务的处理能力和可靠性，LVS主要应用于高可用性和高可靠性的场合，如电信级和企业级应用。

LVS优势

高性能：LVS工作在内核层，性能高效，能够处理大量并发请求。

高可用性：通过配置Keepalived等工具，LVS可以实现高可用性，确保服务的持续运行。

灵活性强：支持多种负载均衡算法和工作模式，适应不同的应用场景。

LVS体系结构

LVS的整体架构主要包括负载均衡器（Load Balancer）、后端服务器（Real Server）和共享存储（Shared Storage），用户请求首先到达负载均衡器，然后由负载均衡器根据一定的调度算法将请求转发到后端服务器进行处理，处理结果再返回给客户端。

二、LVS相关术语

VS（Virtual Server）：虚拟服务，指在LVS上配置的虚拟服务器。

RS（Real Server）：真实服务器，实际处理客户端请求的服务器。

Director Server：前端负载均衡器节点。

VIP（Virtual IP Address）：虚拟IP地址，客户端访问的统一入口。

DIP（Director IP Address）：负载均衡器的IP地址。

RIP（Real Server IP Address）：真实服务器的IP地址。

CIP（Client IP Address）：访问客户端的IP地址。

三、LVS工作模式

NAT模式

NAT（Network Address Translation）模式下，负载均衡器修改请求报文的目标地址和目标端口，将请求分发给选定的真实服务器，真实服务器直接响应客户端，这种模式适用于小规模集群。

TUN模式

TUN（IP Tunneling）模式下，负载均衡器将请求报文封装后转发给真实服务器，真实服务器直接响应客户端，这种模式适用于大规模集群。

DR模式

DR（Direct Routing）模式下，负载均衡器只修改请求报文的MAC地址，不修改目标IP和目标端口，真实服务器直接响应客户端，这种模式适用于大型集群，但要求真实服务器和负载均衡器在同一个局域网内。

四、LVS调度算法

静态调度算法

轮询调度（RR）：均等地对待每一台服务器，不管服务器上的实际连接数和系统负载。

加权轮询调度（WRR）：根据服务器的权重进行轮询调度，权重高的服务器处理更多的请求。

源地址散列调度（SH）：根据请求源IP地址的散列值选择服务器。

目标地址散列调度（DH）：根据请求目标IP地址的散列值选择服务器。

动态调度算法

最少链接调度（LC）：将请求分配给已建立连接数最少的服务器。

加权最少链接调度（WLC）：根据服务器的权重和连接数进行调度。

最短期望延迟调度（SED）：优先选择权重大且活动连接数少的服务器。

最小队列调度（NQ）：无需队列，直接将请求分配给当前连接数最少的服务器。

五、LVS应用场景

LVS广泛应用于需要高吞吐量、高可靠性的网络服务，如Web网站、电子商务平台、在线游戏、视频网站等，其高效的负载均衡能力可以显著提升系统的性能和稳定性。

六、归纳

LVS作为一款强大的负载均衡解决方案，凭借其高性能、高可用性和灵活性，已经成为许多企业的首选技术，通过合理的配置和使用，LVS可以显著提升系统的处理能力和可靠性，满足不断增长的网络需求。

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