LVS(Linux Virtual Server)

浏览数：52 / 时间：2015年06月20日

LVS的英文全称是Linux Virtual Server，即Linux虚拟服务器。它是我国的章文嵩博士的一个开源项目。在linux内存2.6中，它已经成为内核的一部分，在此之前的内核版本则需要重新编译内核。

LVS是由基于Linux操作系统的负载均衡服务器（LB）和基于任意支持TCP/IP平台的支撑服务器RS(Real Server)群组成的高扩展性和高稳定性的虚拟服务器。在LVS集群中，服务器集群的结构对用户是透明的，用户访问集群提供的网络服务就像访问一台高性能、高可用的服务器一样。LVS集群的通用体系结构如下图所示，主要由以下三部分组成：

(1) 负载调度器（load balancer）：它是整个集群对外的前端机，负责将用户的请求发送到一组服务器上执行，但从用户角度来看,服务来自一个IP地址。它可以是基于IP负载均衡技术的负载调度器，也可以是基于内容请求分发的负载调度器，还可以是两者的结合。
(2）服务器池（server pool）：是一组真正执行用户请求的服务器，执行的服务有Web、MAIL、FTP和DNS等。
(3）后端存储（backend storage）：它为服务器池提供一个共享的存储区，这样可使服务器池很容易拥有相同的内容，提供相同的服务。

LVS是工作在网络层。相对于其它负载均衡的解决办法，比如DNS域名轮流解析、应用层负载的调度、客户端的调度等，它的效率是非常高的。LVS的通过控制IP来实现负载均衡。IPVS是其具体的实现模块。IPVS的主要作用：安装在Director Server上面，在Director Server虚拟一个对外访问的IP（VIP）。用户访问VIP，到达Director Server，Director Server根据一定的规则选择一个Real Server，处理完成后然后返回给客户端数据。这些步骤产生了一些具体的问题，比如如何选择具体的Real Server，Real Server如果返回给客户端数据等等。IPVS为此有三种机制：

1.VS/NAT(Virtual Server via Network Address Translation)，即网络地址翻转技术实现虚拟服务器。当请求来到时，Diretor server上处理的程序将数据报文中的目标地址（即虚拟IP地址）改成具体的某台Real Server,端口也改成Real Server的端口，然后把报文发给Real Server。Real Server处理完数据后，需要返回给Diretor Server，然后Diretor server将数据包中的源地址和源端口改成VIP的地址和端口，最后把数据发送出去。由此可以看出，用户的请求和返回都要经过Diretor Server，如果数据过多，Diretor Server肯定会不堪重负。

2.VS/TUN（Virtual Server via IP Tunneling）,即IP隧道技术实现虚拟服务器。它跟VS/NAT基本一样，但是Real server是直接返回数据给客户端，不需要经过Diretor server,这大大降低了Diretor server的压力。

3.VS/DR（Virtual Server via Direct Routing），即用直接路由技术实现虚拟服务器。跟前面两种方式，它的报文转发方法有所不同，VS/DR通过改写请求报文的MAC地址，将请求发送到Real Server，而Real Server将响应直接返回给客户，免去了VS/TUN中的IP隧道开销。这种方式是三种负载调度机制中性能最高最好的，但是必须要求Director Server与Real Server都有一块网卡连在同一物理网段上。

三种IP负载均衡技术的优缺点如下表所示。