一、LVS负载均衡简介
互联网主流可伸缩网络服务有很多结构，但是都一个共同的特点，它们都需要一个前端的负载调度器（或者多个进行主从备份）。实现虚拟网络服务的主要技术指出IP负载均衡技术是在负载调度器的实现技术中效率最高的。
已有的IP负载均衡技术中，主要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）。
在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上，可以通过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。
总体来说IP负载均衡技术分为：VS/NAT、VS/TUN和VS/DR技术是LVS集群中实现的三种IP负载均衡技术。
二、负载均衡软件LVS概念剖析
1、LVS（Linux Virtual Server）Linux虚拟服务器集群，1998年5年章文嵩博士对外开放的版本，得到互联网企业广泛的使用；
2、LVS工作原理？工作流程？
用户请求LVS服务器的VIP地址，请求到达LVS服务器，LVS服务器根据转发方式和算法，将用户的请求转发到后端服务器（均衡池），后端服务器接收到用户的请求，会进行响应和处理，然后将数据返给用户，对于用户来讲是看不到后端集群真实情况。
3、LVS负载均衡转发方式：NAT模式、DR模式、TUN模式，描述一下三种模式的具体工作流程，你们公司用哪种呢？公司推荐使用DR（Direct Router）直连路由模式。
4、NAT模式工作原理&特点剖析
1）NAT模式工作原理
用户请求LVS服务器的VIP地址，LVS服务器收到用户的请求之后呢，将请求报文的目标IP地址修改为后端一台Realserver的IP，端口也会修改为后端相应的端口，然后请请求报文发送给Realserver，后端Relaserver服务器接收请求并且响应请求，Realserver将处理之后的数据返回给LVS服务器，LVS服务器将数据内容返回用户（客户端）；
2）NAT模式特点
可以隐藏后端服务器的真实IP；
可以节省IPV4公网IP地址；
流量进出都要经过LVS服务器，可能成为瓶颈；
生产环境后端Realserver不建议超过20台（配置内网IP）；
Realserver服务器的网关IP设置为LVS服务器内网IP；
5、DR模式工作原理&特点剖析
1）DR模式工作原理
用户请求LVS服务器的VIP地址，LVS服务器收到用户的请求之后呢，将请求报文的目标MAC地址修改为后端一台Realserver的MAC，请求的目标IP保持不变（VIP），然后请请求报文发送给Realserver，后端Relaserver服务器接收请求并且响应请求，Realserver将处理之后的数据直接返回给用户，或者通过路由器网关将请求返回用户；
2）DR模式特点
要求LVS和后端Realserver（100台、1000台）必须物理网段；
比较浪费公网IP，可以通过其他方式解决（LVS+Realserver部署内网，VIP内网IP，通过前端路由器NAT映射-内网VIP 80）；
用户请求只需要流入经过LVS，返回数据无需经过LVS；
转发性能比较高、满足大规模高速访问（后端Realserver无限制）；
LVS+后端Realserver服务器配置同一个VIP地址，而且后端机器配置在lo网卡；
只有LVS服务器的VIP能够响应路由器发起ARP广播响应，后端Realserver禁止ARP广播响应；
arp_ignore=1 #抑制lo网卡回应ARP请求，只回应目标IP（VIP）是本地物理网卡配置上的IP；
arp_announce=2 #当Realserver接收到请求之后，此时的源IP（VIP），网卡不能出去的，请求回应时，可以通过本机其他的网卡将数据发出，可以忽略源IP地址，尽量匹配跟目标机器能够联通的网卡IP；
6、LVS+Keepalived负载均衡+高可用：
Keepalived实现LVS的高可用；
Keepalived实现LVS后端机器监控检测；
三、LVS负载均衡原理
LVS均衡算法包括：RR(round-robin)、LC(least_connection)、W(weight)RR、WLC模式等（RR为轮询模式，LC为最少连接模式;
实现LVS负载均衡转发方式有三种，分别为NAT、DR、TUN模式;
LVS NAT原理：用户请求LVS VIP到达director，director将请求的报文的目标IP地址改成后端的realserver IP地址，同时将报文的目标端口也改成后端选定的realserver相应端口，最后将报文发送到realserver，realserver将数据返给director，director再把数据发送给用户。（两次请求都经过director，所以访问大的话，director会成为瓶颈），如图所示：
NAT原理详解图
LVS DR原理：用户请求LVS VIP到达director，director将请求的报文的目标MAC地址改成后端的realserver MAC地址，目标IP为VIP（不变），源IP为用户IP地址（保持不变），然后Director将报文发送到realserver，realserver检测到目标为自己本地VIP，如果在同一个网段，然后将请求直接返给用户。如果用户跟realserver不在一个网段，则通过网关返回用户，如图所示：
LVS DR原理详解图
LVS TUN原理：用户请求LVS到达director，director通过IP-TUN加密技术将请求的报文的目标MAC地址改成后端的realserver MAC地址，目标IP为VIP（不变），源IP为用户IP地址（保持不变），然后Director将报文发送到realserver，realserver基于IP-TUN解密，然后检测到目标为自己本地VIP，如果在同一个网段，然后将请求直接返给用户。如果用户跟realserver不在一个网段，则通过网关返回用户。如图所示：
LVS TUN原理详解图
