负载均衡LVS基础入门
一、
LVS简介
定义：LVS（Linux Virtual Server）是由章文嵩博士主导的开源项目，旨在通过IP负载均衡技术提升服务器性能和可靠性。
特点：高并发能力、高稳定性、高性能。
集群概念
Cluster分类：
LB（Load Balancing）：负载均衡集群，将请求均匀分配到多台服务器。
HA（High Availability）：高可用性集群，确保系统在部分节点故障时仍能正常运行。
HPC（High Performance Computing）：高性能计算集群，用于处理复杂计算任务。
二、LVS架构与组件
LVS体系结构
调度层：负责接收客户端请求并将其转发到后端服务器。
Server集群层：包含多个真实工作服务器。
共享存储：确保所有服务器数据一致。
关键术语
DS（Director Server）：前端负载均衡器节点。
RS（Real Server）：后端真实工作服务器。
VIP（Virtual IP）：虚拟IP地址，用户直接访问的目标地址。
DIP（Director IP）：Director Server的IP地址。
RIP（Real Server IP）：Real Server的IP地址。
CIP（Client IP）：客户端IP地址。
三、LVS模型详解
NAT模式
原理
请求报文到达Director Server后，PREROUTING链修改目标IP为后端服务器IP，POSTROUTING链再将其发送至Real Server。
Real Server响应后，数据返回给Director Server，由其将源IP修改为VIP并返回客户端。
特点
支持端口映射，适用于非同一网段的RS。
Director Server易成为瓶颈。
DR模式
原理
请求报文到达Director Server后，PREROUTING链仅修改MAC地址，不修改目标IP。
Real Server直接响应客户端请求，数据包中的源IP为VIP，目标IP为CIP。
特点
高吞吐量，适用于高流量场景。
Director和RS必须在同一网段。
TUN模式（未详细描述）
四、连接表管理
连接表概念
维护TCP连接信息，包括五元组（src-IP, dst-IP, src-port, dst-port, protocol）。
确保同一会话的数据包被转发到同一后端服务器。
连接表结构
struct ip_vs_conn：包含连接信息、状态、定时器等。
哈希表：根据关键字段计算哈希值，快速查找连接信息。
五、实战案例
NAT模式配置示例
实验拓扑图：使用VMware红帽9操作系统，需要四台主机（一台客户端，一台LVS，两台服务器）。
配置步骤：
配置Webserver1和Webserver2的基础网络和HTTP服务。
配置LVS，添加NAT模式的调度策略。
测试客户端访问LVS，观察请求分发情况。
DR模式配置示例
实验拓扑图：需要五台主机（一台客户端，一台路由器，一台LVS，两台服务器）。
配置步骤：
配置Webserver1和Webserver2的基础网络和HTTP服务。
配置LVS和路由器，设置VIP和ARP忽略。
测试客户端访问LVS，观察请求分发情况。
六、问题与解答
LVS如何处理高并发？
回答：
LVS通过高效的数据结构和算法（如哈希表和最小堆）管理连接表，确保快速查找和更新连接信息。
NAT和DR模式分别在不同场景下优化了性能，NAT模式适合内外网段通信，DR模式适合高吞吐量需求。
如何选择合适的LVS模式？
回答：
如果需要端口映射或内外网段通信，选择NAT模式。
如果追求高吞吐量且Director和RS在同一网段，选择DR模式。
根据具体业务需求和网络环境进行选择，综合考虑性能、可扩展性和易用性。
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