LVS介绍
LVS：Linux Virtual Server，负载调度器，内核集成，章文嵩（花名 正明）, 阿里的四层SLB(Server Load Balance)是基于LVS+keepalived实现
LVS 官网：http://www.linuxvirtualserver.org/
lvs工作原理:
1.根据套接字做转发：四层交换、四层路由，工作在tcp/udp等协议的四层;
2. 根据用于的请求的IP加端口来判定是否转发：向何处转发，工作在内核中，不通过用户空间；
3. osi模型第四层，（无法根据应用层转发，如果要通过应用层转发就必须到用户空间，根据mac转换叫交换机加，根据ip转发叫路由器）；
4. 套接字最多65535个，ipvs不依赖套接字
lvs相关术语
LVS Director：负载调度器，它接收所有传入的客户端服务请求，并将它们定向到特定的“真实服务器(RS)”以处理请求
Real servers：组成LVS群集的节点，用于代表群集提供服务
Client computers：向LVS Director请求服务的计算机
VIP（Virtual IP address）：用于向客户端计算机提供服务的IP地址
RIP（Real IP address）：用于连接到群集节点的IP地址
DIP (Directors IP address）：用于连接到真实IP地址网络的IP地址
CIP（Client computers）：分配给客户端计算机的IP地址，它用作发送到群集的请求的源IP地址
访问流程：CIP <--> VIP == DIP <--> RIP
Lvs工作模式
一、lvs-nat: 修改请求报文的目标ip和目标端口,多目标ip的DNAT
1. RIP和DIP应在同一个IP网络，且应使用私网地址；RS的网关要指向DIP
2. 请求报文和响应报文都必须经由Director转发，Director易于成为系统瓶颈
3. 支持端口映射，可修改请求报文的目标PORT
4. VS必须是Linux系统，RS可以是任意OS系统
缺点:
Director很可能成为系统性能瓶颈
LVS-DNat工作过程
1、 客户端请求数据，目标IP为VIP
2、 请求数据到达LB服务器，LB根据调度算法将目的地址修改为RIP地址及对应端口(此RIP地址是根据调度算法得出的),并在连接HASH表中记录下这个连接。
3-4、 数据包从LB服务器到达RS服务器webserver，然后webserver进行响应。Webserver的网关必须是LB，然后将数据返回给LB服务器。
5、 收到RS的返回后的数据，根据连接HASH表修改源地址VIP目标地址CIP，及对应端口80.然后数据就从LB出发到达客户端。
6、 客户端收到的就只能看到VIP/DIP信息。
二、LVS-DR：Direct Routing，直接路由，LVS默认模式,应用最广泛,通过为请求报文重新封装一个MAC首部进行转发，源MAC是DIP所在的接口的MAC，目标MAC是某挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址；源IP/PORT，以及目标IP/PORT均保持不变
1. Director和各RS都配置有VIP
2. 确保前端路由器将目标IP为VIP的请求报文发往Director
3. RS的RIP可以使用私网地址，也可以是公网地址,此时可以直接通过互联网连入RS以实现配置、监控等；RIP与DIP在同一IP网络；RIP的网关不能指向DIP，以确保响应报文不会经由Director
4. RS和Director要在同一个物理网络（不能由路由分隔，中间不能经过路由器，可以经过交换机
5. 请求报文要经由Director，但响应报文不经由Director，而由RS直接发往Client
6. RS可使用大多数OS系统
缺点:
不支持端口映射（端口不能修败）
同网段
LVS-DR工作原理
1、Client正常访问服务，源地址CIP目标地址GIP即真实的伪地址公网IP(因为提供服务的是内部的私有网络VIP)
2、通过路由器或防火墙的调度把请求报文的数据帧的目标MAC地址改为LB服务器真实的DIP的MAC地址，放行此次访问把请求给送给提供调度的LB服务器，此时CIP的MAC为私网入口IP的MAC,VIP目标为LB主机VDP的MAC(因为通过路由器和防火墙调度后，数据帧始终在同一个局域网传输)
3、LB将请求报文的数据帧的目标MAC地址改为RS服务器的MAC地址(RIP)，然后再将修改的数据帧在局域网内发送给真实提供服务RS服务服务器。此时的CIP的MAC内DIP的MAC，VIP目标为RS服务的MAC.(我们需要在本地的lo上面配置VIP，来调度后面的RS服务器，并接受响应)
4、RS服务器接收到请求数据包的时候， 解开IP包头查看到的目标IP是VIP。(此时只有自己的IP符合目标IP才会接收进来，所以需要在本地的lo上面配置VIP,等待调度）
5、然后RS服务器做成请求响应，之后根据自己的路由信息将这个响应数据包发送回给客户，并且源IP地址还是VIP,目标仍IP为CIP，源MACRSMAC目标MAC为私网入口MAC地址，之后在通过入口设备调用给Client
问题:由于同一局域网内网络接口都会进行ARP广播响应，但集群的其他机器都有这个VIP的lo接口，都响应就会冲突
解决方法:
1 在前端网关做静态绑定VIP和Director的MAC地址（未必有路由器的配置权限；Director调用时静态地址绑定将难以适用）
2.在RS上使用arptables工具(不常用)
arptables -A IN -d $VIP -j DROP
arptables -A OUT -s $VIP -j mangle --mangle-ip-s $RI
3 在RS上修改Liunx内核参数，将RS上的VIP配置在lo接口的别名，限制其LIunx仅对对应接口的ARP请求做相应(建议使用)
/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore（修改为1）
0：只要本地配置有相应的地址时，就给与相应
1：仅在请求的目标地址配置请求到达的接口上的时侯，才给与响应
/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce(修改为2)
0：将本地任何接口的任何地址向外通告
1：试图仅向目标网络通告与其网络匹配的地址
2：仅与本地接口上地址匹配的网络
不同网段
如同网段的请求过程基本一样，不在赘述
需要注意:
lo网卡上的VIP10.0.0./32和局域网IP不在同一网络中却都属于私有网络，此时需要在路由器上做路由或者添加一个10.0.0.0/8网段的任意主机在eth1网卡即内网IP入口的网卡上
添加路由
ip route 10.0.0.0/8 via eth1
添加ip
ip a a 10.0.0.100/8 via eth1
自动生成到10.0.0.0/8 dev eth1的路由
从而通过eth1实现和不同主机上的lo网卡通信
``
三、LVS TUN类型： ip隧道（IPIP）转发方式：不修改请求报文的IP首部（源IP为CIP，目标IP为VIP），而在原IP报文之外再封装一个IP首部（源IP是DIP，目标IP是RIP），将报文发往挑选出的目标RS；RS直接响应给客户端（源IP是VIP，目标IP是CIP
1、RIP、DIP、VIP都是公网地址(也可以是私网，如内部专线)
2、RS的网关不会指向也不可能指向DIP；
3、请求报文经过Directory，但响应报文一定不经过DIrector
4、适用于跨互联网转发
缺点
不支持端口映射
RS的OS必须得支持隧道功能
LVS-TUN实现原理
1、客户请求数据包，目标地址VIP发送到LB上。
2、LB接收到客户请求包，进行IPTunnel封装。即在原有的包头加上IP Tunnel的包头。然后发送出去。
3、RS节点服务器根据IP Tunnel包头信息（此时就又一种逻辑上的隐形隧道，只有LB和RS之间懂）收到请求包，然后解开IP Tunnel包头信息，得到客户的请求包并进行响应处理。
4、RS服务器响应处理完毕之后，RS服务器使用自己的出公网的线路，将这个响应数据包发送给客户端。源IP地址还是VIP地址，仍需经过路由（RS节点服务器需要在lo配置VIP)
LVS工作模式总结和比较
| VS/NAT | VS/TUN | VS/DR | |
|---|---|---|---|
| Server | any | Tunneing | Non-arp device |
| server network | private | LAN/WAN | LAN |
| server number | low(10-20) | High(100) | High(100) |
| server gatway | load balancer | own router | Own route |
1.vs-nat与lvs-fullnat：
请求和响应报文都经由Director
lvs-nat：RIP的网关要指向DIP
lvs-fullnat：RIP和DIP未必在同一IP网络，但要能通信
2.lvs-dr与lvs-tun：
请求报文要经由Director，但响应报文由RS直接发往Client
lvs-dr：通过封装新的MAC首部实现，通过MAC网络转发
lvs-tun：通过在原IP报文外封装新IP头实现转发，支持远距离通信