全网最详细LVS（Linux Virtual Server）讲解

一、集群和分布式简介

1.1   系统性能扩展方式

Scale UP：向上扩展,增强
Scale Out：向外扩展,增加设备，调度分配问题，Cluster

1.2    集群Cluster

Cluster: 集群是为了解决某个特定问题将堕胎计算机组合起来形成的单个系统
Cluster常见的三种类型：

* LB：LoadBalancing（负载均衡）由多个主机组成，每个主机只承担一部分访问
* HA：High Availiablity（高可用）SPOF（single Point Of failure）
* MTBF:Mean Time Between Failure 平均无故障时间，正常时间
* MTTR:Mean Time To Restoration（ repair）平均恢复前时间，故障时间
* A= MTBF/（MTBF+MTTR） (0,1)：99%, 99.5%, 99.9%, 99.99%, 99.999%
* SLA：Service level agreement（服务等级协议）是在一定开销下为保障服务的性能和可用性，服
务提供商与用户间定义的一种双方认可的协定。通常这个开销是驱动提供服务质量的主要因素。在
常规的领域中，总是设定所谓的三个9，四个9来进行表示，当没有达到这种水平的时候，就会有一
些列的惩罚措施，而运维，最主要的目标就是达成这种服务水平。
停机时间又分为两种，一种是计划内停机时间，一种是计划外停机时间，而运维则主要关注计划外
停机时间
* HPC：High-performance computing（高性能计算，国家战略资源，不在课程范围内）

1.3   分布式

分布式存储 :Ceph ， GlusterFs ， FastDFS ， MogileFs

分布式计算 :hadoop ， Spark

分布式常见应用

分布式应用-服务按照功能拆分，使用微服务
分布式静态资源--静态资源放在不同的存储集群上
分布式数据和存储--使用key-value缓存系统
分布式计算--对特殊业务使用分布式计算，比如Hadoop集群

1.4   集群和分布式

  集群：同一个业务系统，部署在多台服务器上，集群中，每一台服务器实现的功能没有差别，数据
和代码都是一样的

  分布式：一个业务被拆成多个子业务，或者本身就是不同的业务，部署在多台服务器上。分布式
中，每一台服务器实现的功能是有差别的，数据和代码也是不一样的，分布式每台服务器功能加起
来，才是完整的业务。

  分布式是以缩短单个任务的执行时间来提升效率的，而集群则是通过提高单位时间内执行的任务数来提升效率，对于大型网站，访问用户很多，实现一个群集，在前面部署一个负载均衡服务器，后面几台服务器完成同一业务。如果有用户进行相应业务访问时，负载均衡器根据后端哪台服务器的负载情况，决定由给哪一台去完成响应，并且台服务器垮了，其它的服务器可以顶上来。分布式的每一个节点，都完成不同的业务，如果一个节点垮了，那这个业务可能就会失败

二、lvs（Linux virtual server）运行原理

2.1 lvs简介

LVS:Linux Virtual Server ，负载调度器，内核集成，章文嵩，阿里的四层 SLB(Server LoadBalance) 是基 于LVS+keepalived 实现。

LVS 官网 : http://www.linuxvirtualserver.org/

LVS 相关术语

VS: Virtual Server，负责调度

RS:RealServer，负责真正提供服务

2.2  lvs集群体系结构

工作原理：

VS 根据请求报文的目标 IP 和目标协议及端口将其调度转发至某 RS ，根据调度算法来挑选 RS。

2.3.LVS概念

VS：Virtual Server

RS：Real Server

CIP：Client IP

VIP: Virtual serve IP VS外网的IP

DIP: Director IP VS内网的IP

RIP: Real server IP

访问流程：CIP <--> VIP == DIP <--> RIP

2.4.lvs集群的类型

lvs-nat： 修改请求报文的目标IP,多目标IP的DNAT

lvs-dr：操纵封装新的MAC地址

lvs-tun：在原请求IP报文之外新加一个IP首部

lvs-fullnat： 修改请求报文的源和目标IP

2.4.1.nat模式

  Ivs-nat: 本质是多目标IP的DNAT，通过将请求报文中的目标地址和目标端口修改为某挑出的RS的RIP和 PORT实现转发。
  RIP和DIP应在同一个IP网络，且应使用私网地址;RS的网关要指向DIP。

  请求报文