Linux负载均衡LVS原理技术详细讲解

一. LVS主从工作原理

LVS在基本的生产环境中,都会同时运行在二台硬件相近的服务器上：LVS Router（主 LVS ），一个作为备份LVS（备份 LVS ）。
主 LVS 服务器在网站的前端起二个作用：

(1. 均衡负载压力到真实服务器(如apache)上.

(2. 检查后面真实服务器提供的服务是否正常.

备份LVS 用来监控主LVS和备份主服务器，在当故障出现时主LVS 死机 fail 掉了以后，就会启动自己来接管主 LVS 的工作。

基中有一个叫 Pulse (心跳服务) 运行在主LVS和备份LVS上。在备份 LVS 上，每秒 pulse 发送一个心跳(heartbeat)到主LVS的外网接口检查主LVS的服务是否正常。当然在主LVS上，也有pulse服务,它主要是响应备份LVS的心跳。

LVS进程调用 ipvsadm工具(RedHat开发)去配置和维护 IPVS 路由表，它会为每一个在真实服务器上的虚拟服务启动一个nanny进程。每一个nanny进程去检查真实服务器上的服务状态，如果有异常.就会将故障情况通知LVS进程。当故障时，LVS进程通知 ipvsadm 在 IPVS 路由表中将此节点删除。当然,它发现故障的机器恢复时也能自动的加入到服务中来.

如果备份LVS未收到来自于主LVS的响应，它将调用send_arp将虚拟IP地址再分配到备份LVS的公网接口上。并在公网接口和局域网接口上分别发送一个命令去关掉主LVS上的LVS进程。同时启动自己的LVS进程来调度客户端请求。

二. LVS典型网站架构

下面是一个大中型网站 LVS 架构的服务器：

象平时在大中型网站的服务器架构，基本就象上面一样.上面是一个服务器组提供同一种服务,如image的服务.

如上所示,最前面是一组主备LVS服务器,他们由心跳联系在一起 .接下来是一组功能相同的Real server服务器.有可能是Apache，nginx, squid之类的服务器.在接下来是一组应用服务器,应用服务器用的 Redhat Cluster 组成.最后,给所有的网站将数据放到一个网络文件系统NFS AND 分布文件系统GFS上做Shared Storage，用来提供所有的Real Server同时读写。当然,你也可以用SAN的存储服务器

三. LVS负载均衡算法

针对不同的网络服务需求和服务器配置，IPVS调度器实现了如下八种负载调度算法：

1. 轮调（Round Robin）

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群中的真实服务器上，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）

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）

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。如果集群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）

在集群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）

“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集群系统。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标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。

6.带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication）

“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集群系统。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地址找出该目标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”原则从这个集群中选出一台服务器，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（Destination Hashing）

“目标地址散列”调度算法根据请求的目标IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，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（Source Hashing）

“源地址散列”调度算法根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，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。