LVS负载均衡原理和算法详解
Internet的快速增长使多媒体⽹络服务器⾯对的访问数量快速增加，服务器需要具备提供⼤量并发访问服务的能⼒，因此对于⼤负载的服务器来讲，CPU、I/O处理能⼒很快会成为瓶颈。由于单台服务器的性能总是有限的，简单的提⾼硬件性能并不能真正解决这个问题。为此，必须采⽤多服务器和负载均衡技术才能满⾜⼤量并发访问的需要。Linux 虚拟服务器(Linux Virtual Servers,LVS) 使⽤负载均衡技术将多台服务器组成⼀个虚拟服务器。它为适应快速增长的⽹络访问需求提供了⼀个负载能⼒易于扩展，⽽价格低廉的解决⽅案。 LVS是⼀个开源的软件，可以实现LINUX平台下的简单负载均衡。LVS是Linux Virtual Server的缩写，意思是Linux虚拟服务器。 在调度器的实现技术中，IP负载均衡技术是效率最⾼的。在已有的IP负载均衡技术中有通过⽹络地址转换（Network Address Translation）将⼀组服务器构成⼀个⾼性能的、⾼可⽤的虚拟服务器，我们称之为VS/NAT技术（Virtual Server via Network Address Translation），⼤多数商品化的IP负载均衡调度器产品都是使⽤此⽅法，如Cisco的LocalDirector、F5的Big/IP和 Alteon的ACEDirector。在分析VS/NAT的缺点和⽹络服务的⾮对称性的基础上，通过IP隧道实现虚拟服务器的⽅法VS/TUN （Virtual Server via IP Tunneling），和通过直接路由实现虚拟服务器的⽅法VS/DR（Virtual Server via Direct Routing）， 它们可以极⼤地提⾼系统的伸缩性。所以，IPVS软件实现了这三种IP负载均衡技术，它们的⼤致原理如下。
1,Virtual Server via Network Address Translation（VS/NAT）精馏塔填料
通过⽹络地址转换，调度器重写请求报⽂的⽬标地址，根据预设的调度算法，将请求分派给后端的真实服务器；真实服务器的响应报⽂通过调度器时，报⽂的源地址被重写，再返回给客户，完成整个负载调度过程 2,Virtual Server via Direct Routing（VS/DR）
VS/DR通过改写请求报⽂的MAC地址，将请求发送到真实服务器，⽽真实服务器将响应直接返回给客户。同VS/TUN技术⼀样，VS/DR技术可极⼤地提⾼集系统的伸缩性。这种⽅法没有IP隧道的开销，对集中的真实服务器也没有必须⽀持IP隧道协议的要求，但是要求调度器与真实服务器都有⼀块⽹卡连在同⼀物理⽹段上。
3,Virtual Server via IP Tunneling（VS/TUN）
采⽤NAT技术时，由于请求和响应报⽂都必须经过调度器地址重写，当客户请求越来越多时，调度器的处理能⼒将成为瓶颈。为了解决这个问题，调度器把请求报⽂通过IP隧道转发⾄真实服务器，⽽真
实服务器将响应直接返回给客户，所以调度器只处理请求报⽂。由于⼀般⽹络服务应答⽐请求报⽂⼤许多，采⽤ VS/TUN技术后，集系统的最⼤吞吐量可以提⾼10倍。
监视器安装LVS系统结构与特点：
使⽤LVS架设的服务器集系统从体系结构上看是透明的，最终⽤户只感觉到⼀个虚拟服务器.物理服务器之间可以通过⾼速的LAN或分布在各地的WAN相连。最前端是负载均衡器，它负责将各种服务请求分发给后⾯的物理服务器，让整个集表现得象⼀个服务于同⼀IP地址的虚拟服务器
LVS集系统具有良好的可扩展性和⾼可⽤性。可扩展性是指，LVS集建⽴后，可以很容易地根据实际的需要增加或减少物理服务器。⽽⾼可⽤性是指当检测到服务器节点或服务进程出错、失效时，集系统能够⾃动进⾏适当的重新调整系统。
LVS集采⽤IP负载均衡技术和基于内容请求分发技术。调度器具有很好的吞吐率，将请求均衡地转移到不同的服务器上执⾏，且调度器⾃动屏蔽掉服务器的故障，从⽽将⼀组服务器构成⼀个⾼性能的、⾼可⽤的虚拟服务器。整个服务器集的结构对客户是透明的，⽽且⽆需修改客户端和服务器端的程序。
为此，在设计时需要考虑系统的透明性、可伸缩性、⾼可⽤性和易管理性。
LVS集采⽤三层结构，其主要组成部分为：
A、负载调度器（load balancer），它是整个集对外⾯的前端机，负责将客户的请求发送到⼀组服务器上执⾏，⽽客户认为服务是来⾃⼀个IP地址（我们可称之为虚拟IP地址）上的。
B、服务器池（server pool），是⼀组真正执⾏客户请求的服务器，执⾏的服务有WEB、MAIL、FTP和DNS等。
C、共享存储（shared storage），它为服务器池提供⼀个共享的存储区，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务。
针对不同的⽹络服务需求和服务器配置，IPVS调度器实现了如下⼗种负载调度算法：
1，轮叫（Round Robin）简称RR
调度器通过"轮叫"调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集中的真实服务器上，它均等地对待每⼀台服务器，⽽不管服务器上实际的连接数和系统负载。
2，加权轮叫（Weighted Round Robin）简称WRR
调度器通过"加权轮叫"调度算法根据真实服务器的不同处理能⼒来调度访问请求。这样可以保证处理能⼒强的服务器处理更多的访问流量。调度器可以⾃动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。
3，最少链接（Least Connections）简称LC动员剂
调度器通过"最少连接"调度算法动态地将⽹络请求调度到已建⽴的链接数最少的服务器上。如果集系统的真实服务器具有相近的系统性能，采⽤"最⼩连接"调度算法可以较好地均衡负载。
4，加权最少链接（Weighted Least Connections）简称WLC
在集系统中的服务器性能差异较⼤的情况下，调度器采⽤"加权最少链接"调度算法优化负载均衡性能，具有较⾼权值的服务器将承受较⼤⽐例的活动连接负载。调度器可以⾃动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。
5，基于局部性的最少链接（Locality-Based Least Connections）简称LBLC
"基于局部性的最少链接" 调度算法是针对⽬标IP地址的负载均衡，⽬前主要⽤于Cache集系统。该算法根据请求的⽬标IP地址出该⽬标IP地址最近使⽤的服务器，若该服务器是可⽤的且没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器不存在，或者该服务器超载且有服务器处于⼀半的⼯作负载，则⽤"
最少链接"的原则选出⼀个可⽤的服务器，将请求发送到该服务器。zzcc面膜机
6，带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication）简称LBLCR
"带复制的基于局部性最少链接"调度算法也是针对⽬标IP地址的负载均衡，⽬前主要⽤于Cache集系统。它与LBLC算法的不同之处是它要维护从⼀个⽬标IP地址到⼀组服务器的映射，⽽LBLC算法维护从⼀个⽬标IP地址到⼀台服务器的映射。该算法根据请求的⽬标IP地址出该⽬标IP地址对应的服务器组，按"最⼩连接"原则从服务器组中选出⼀台服务器，若服务器没有超载，将请求发送到该服务器，若服务器超载；则按"最⼩连接"原则从这个集中选出⼀台服务器，将该服务器加⼊到服务器组中，将请求发送到该服务器。同时，当该服务器组有⼀段时间没有被修改，将最忙的服务器从服务器组中删除，以降低复制的程度。
7,⽬标地址散列调度（Destination Hashing）简称DH
算法也是针对⽬标IP地址的负载均衡，但它是⼀种静态映射算法，通过⼀个散列（Hash）函数将⼀个⽬标IP地址映射到⼀台服务器。⽬标地址散列调度算法先根据请求的⽬标IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表出对应的服务器，若该服务器是可⽤的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。
8，源地址散列调度（Source Hashing）简称SH
算法正好与⽬标地址散列调度算法相反，它根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表出对应的服务器，若该服务器是可⽤的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。它采⽤的散列函数与⽬标地址散列调度算法的相同。除了将请求的⽬标IP 地址换成请求的源IP地址外，它的算法流程与⽬标地址散列调度算法的基本相似。在实际应⽤中，源地址散列调度和⽬标地址散列调度可以结合使⽤在防⽕墙集中，它们可以保证整个系统的唯⼀出⼊⼝。
9，最短的期望的延迟（shortest expected delay scheduling）简称sed
基于wlc算法，举例说明
ABC三台机器分别权重123，连接数也分别是123，name如果使⽤WLC算法的话⼀个新请求进⼊时他可能会分给ABC中任意⼀个，使⽤SED算法后会进⾏这样⼀个运算.
A:(1+1)/2
B:(1+2)/2
C:(1+3)/3
根据运算结果，把连接交给C
剥离力测试方法10，最少队列调度（never queue scheduling）简称nq
⽆需列队，如果有台realserver的连接数=0 就直接分配过去，不需要进⾏sed运算 .
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