1.LVS項目簡介
LVS是Linux Virtual Server的簡寫，意即Linux虛擬服務器，是一個虛擬的服務器集羣系統。本項目在1998年5月由章文嵩博士成立，是中國國內最早出現的自由軟件項目之一。章文嵩博士目前工作於阿里集團，主要從事集羣技術、操作系統、對象存儲與數據庫的研究。
2.LVS是如何工作的
Linux Virtual Server的主要是在負載均衡器上實現的，負載均衡器是一臺加了LVS Patch的內核的Linux系統。LVS Patch可以通過重新編譯內核的方法加入內核，也可以當作一個動態的模塊插入現在的內核中。
負載均衡器可以運行在以下三種模式下中的一種或幾種： 1）Virtual Server via NAT（VS-NAT）：用地址翻譯實現虛擬服務器；2）Virtual Server via IP Tunneling （VS-TUN）：用IP隧道技術實現虛擬服務器；3）Virtual Server via Direct Routing（VS-DR）：用直接路由技術實現虛擬服務器。
a.Virtual server via NAT（VS-NAT）
Virtual Server via NAT方法的最大優點是集羣中的物理服務器可以使用任何支持TCP/IP操作系統，物理服務器可以分配Internet的保留私有地址，只有負載均衡器需要一個合法的IP地址。
這種實現方法的最大的缺點是擴展性有限。當服務器節點（普通PC服務器）數據增長到20個或更多時,負載均衡器將成爲整個系統的瓶頸，因爲所有的請求包和應答包都需要經過負載均衡器再生。假使TCP包的平均長度是536字節的話，平均包再生延遲時間大約爲60us（在Pentium處理器上計算的，採用更快的處理器將使得這個延遲時間變短），負載均衡器的最大容許能力爲8.93M/s，假定每臺物理服務器的平臺容許能力爲400K/s來計算，負責均衡器能爲22臺物理服務器計算。
Virtual Server via NAT能夠滿足許多服務器的服務性能需求。即使是是負載均衡器成爲整個系統的瓶頸，如果是這樣也有兩種方法來解決它。一種是混合處理，另一種是採用Virtual Server via IP tunneling或Virtual Server via direct routing。如果採用混合處理的方法，將需要許多同屬單一的RR DNS域。你採用Virtual Server via IP tunneling或Virtual Server via direct routing以獲得更好的可擴展性。也可以嵌套使用負載均衡器，在最前端的是VS-Tunneling或VS-Drouting的負載均衡器，然後後面採用VS-NAT的負載均衡器。以下是NAT模式下IP數據包的調度過程。
1.客戶端請求VIP(也可以說是CIP請求VIP);
2.Director Server 收到用戶的請求後,發現源地址爲CIP請求的目標地址爲VIP,那麼DorectorServer會認爲用戶請求的是一個集羣服務,那麼Director Server 會根據此前設定好的調度算法將用戶請求負載給某臺Real Server ,假如說此時Director Server 根據調度算法的結果會將請求分攤到Real Server 1上去,那麼Director Server會將用戶的請求報文中的目標地址,從原來的VIP改爲Real Server 1的IP,然後再轉發給Real Server 1;
3.此時Real Server 1收到一個源地址爲CIP目標地址爲自己的請求,那麼Real Server1處理好請求後會將一個源地址爲自己目標地址爲CIP的數據包通過Director Server 發出去;
4.當Driector Server收到一個源地址爲RealServer 1 的IP 目標地址爲CIP的數據包,此時Driector Server 會將源地址修改爲VIP,然後再將數據包發送給用戶。
b.Virtual server via IP tunneling（VS-TUN）
採用VS-NAT方式，請求與應答包都需要經過負載均衡器，那麼當服務器節點增長到20個或更多時，這個負載均衡器就可能成爲新的瓶頸。我們發現，許多Internet服務（例如WEB服務器）的請求包很短小，而應答包通常很大。
而使用VS-TUN方式的話，負載均衡器只負責將請求包分發給物理服務器，而物理服務器將應答包直接發給用戶。所以，負載均衡器能處理很巨大的請求量，這種方式，一臺負載均衡能爲超過100臺的物理服務器服務，負載均衡器不再是系統的瓶頸。使用VS-TUN方式，如果你的負載均衡器擁有100M的全雙工網卡的話，就能使得整個Virtual Server能達到1G的吞吐量。
IP tunneling（IP隧道）能夠用於架構一個高性能的virtual server，非常適合構建virtual proxy server，因爲當代理服務器收到了請求，能夠讓最終用戶直接與服務器聯繫。
但是，這種方式需要所有的服務器支持IP Tunneling(IP Encapsulation)協議，目前只在linux上實現。
c.Virtual Server via Direct Routing（VS-DR）
就象VS-TUN一下，在VS-DR方式下，負載均衡器也只是分發請求，應答包通過單獨的路由方法返回給客戶端。這種方式能夠大大提高Virtual Server的可擴展性。與VS-TUN相比，VS-DR這種實現方式不需要隧道結構，但它要求負載均衡器的網卡必須與物理網卡在一個物理段上。
VS-DR模式，原理說明：Director接收用戶的請求，然後根據負載均衡算法選取一臺realserver，將包轉發過去，最後由realserver直接回復給用戶。
特點：
3.LVS的八大負載調度算法
針對不同的網絡服務需求和服務器配置，IPVS調度器實現瞭如下八種負載調度算法：
輪叫（Round Robin）
調度器通過"輪叫"調度算法將外部請求按順序輪流分配到集羣中的真實服務器上，它均等地對待每一臺服務器，而不管服務器上實際的連接數和系統負載。加權輪叫（Weighted Round Robin）
調度器通過"加權輪叫"調度算法根據真實服務器的不同處理能力來調度訪問請求。這樣可以保證處理能力強的服務器處理更多的訪問流量。調度器可以自動問詢真實服務器的負載情況，並動態地調整其權值。最少鏈接（Least Connections）
調度器通過"最少連接"調度算法動態地將網絡請求調度到已建立的鏈接數最少的服務器上。如果集羣系統的真實服務器具有相近的系統性能，採用"最小連接"調度算法可以較好地均衡負載。加權最少鏈接（Weighted Least Connections）
在集羣系統中的服務器性能差異較大的情況下，調度器採用"加權最少鏈接"調度算法優化負載均衡性能，具有較高權值的服務器將承受較大比例的活動連接負載。調度器可以自動問詢真實服務器的負載情況，並動態地調整其權值。基於局部性的最少鏈接（Locality-Based Least Connections）
"基於局部性的最少鏈接" 調度算法是針對目標IP地址的負載均衡，目前主要用於Cache集羣系統。該算法根據請求的目標IP地址找出該目標IP地址最近使用的服務器，若該服務器 是可用的且沒有超載，將請求發送到該服務器；若服務器不存在，或者該服務器超載且有服務器處於一半的工作負載，則用"最少鏈接"的原則選出一個可用的服務 器，將請求發送到該服務器。帶複製的基於局部性最少鏈接（Locality-Based Least Connections with Replication）
"帶複製的基於局部性最少鏈接"調度算法也是針對目標IP地址的負載均衡，目前主要用於Cache集羣系統。它與LBLC算法的不同之處是它要維護從一個 目標IP地址到一組服務器的映射，而LBLC算法維護從一個目標IP地址到一臺服務器的映射。該算法根據請求的目標IP地址找出該目標IP地址對應的服務 器組，按"最小連接"原則從服務器組中選出一臺服務器，若服務器沒有超載，將請求發送到該服務器，若服務器超載；則按"最小連接"原則從這個集羣中選出一 臺服務器，將該服務器加入到服務器組中，將請求發送到該服務器。同時，當該服務器組有一段時間沒有被修改，將最忙的服務器從服務器組中刪除，以降低複製的 程度。目標地址散列（Destination Hashing）
"目標地址散列"調度算法根據請求的目標IP地址，作爲散列鍵（Hash Key）從靜態分配的散列表找出對應的服務器，若該服務器是可用的且未超載，將請求發送到該服務器，否則返回空。源地址散列（Source Hashing）
"源地址散列"調度算法根據請求的源IP地址，作爲散列鍵（Hash Key）從靜態分配的散列表找出對應的服務器，若該服務器是可用的且未超載，將請求發送到該服務器，否則返回空。
相關名詞解釋：
DS：Director Server,前端的LVS Server
RS：Real Server；後端的WebServer
CIP：客戶端ip地址
VIP：調度器的虛擬地址一般是外網的地址。
DIP：調度器內部網絡地址。
RIP：真實服務器地址。