LVS介紹

集群按照類型劃分可以分為：LB負載均衡型；HA高可用型；HP高性能型。LVS（linux virtual machine）是一款國人編寫用于LB負載均衡型被收錄進Linux內核的工具。LVS由ipvs和ipvsadmin組成，ipvs工作在netfilter框架上，而ipvsadm則是使用者在用戶空間的命令行工具，通過調用ipvs的API管理集群服務。LVS支持TCP、UDP、AH, EST, AH_EST, SCTP等諸多協議，與haproxy（haproxy也可以以mod tcp模式工作在傳輸層）和nginx工作在應用層的工具不同，LVS工作在內核層，所以可以突破套接字文件65535的最大數量限制。由于LVS相比以前的iptables dnat負載均衡功能有了很大的改善，LVS在被收錄進內核后使得iptables負載均衡功能不再作為重點進行開發。

準備知識

1.netfiletr是一個工作在內核空間的安全框架，在數據傳輸必經的PREROUTING、INPUT、OUTPUT、POSTROUTING、FORWARD五條路徑上設置了檢查規則

各種守護進程（服務）是工作在用戶空間對外提供服務，當接收到請求的主機就是用戶訪問的目標主機時，數據會先通過PREROUTING再經由INPUT進入到用戶空間

當守護進程處理完用戶請求后，會通過OUTPUT和POSTROUTING將響應返還給請求者

如果接收到請求的主機發現目標主機不是他自身，則會通過PREOUTING、FORWARD、POSTROUTING將該請求轉發出去

2.LVS和iptables在很大程度上相互間不兼容，所以在使用LVS的時候請確保iptables服務處于關閉狀態

LVS的NAT模式介紹

LVS在負載均衡架構中充當一個調度器（director）的角色，所有客戶端訪問的地址指向為LVS的公網IP地址，它再將接收到的請求根據算法分配給后端的服務器，整個架構為：

假設用戶端的IP為CIP，LVS公網地址為VIP，內網服務器地址為RIP，LVS通過DIP與RIP進行通信，其中DIP和RIP為內網地址。用戶請求數據流的軌跡為：

當用戶發起一個請求時，請求從VIP接口流入，此時數據源地址是CIP；目標地址是VIP（步驟1），LVS接收到請求后拆掉mac地址封裝后看到目標IP地址就是自己，按照正常流程會通過INPUT轉入用戶空間（步驟2），但此時工作在INPUT鏈上的LVS會強行將數據轉到POSTROUTING上（步驟3），并根據LVS的算法選擇后端具體的服務器，以選擇服務器1為例，通過DNAT后轉發給服務器1（步驟4），此時源地址CIP，目標地址變成了RIP1。

服務器回復用戶數據流的軌跡為：

當服務器1響應用戶的請求時，數據報文中源地址為RIP1；目標地址為CIP（步驟1），服務器1根據自身掩碼和CIP地址做與運算后得知CIP與自己不在同一網段，于是將請求轉交給網關處理，所以服務器1的網關要指向DIP。LVS負載均衡器接收到請求后發現目標地址并不是自己，于是經過FORWARD鏈進行轉發，此時要求LVS負載均衡器開啟核心轉發功能，再經過SNAT轉換后源地址改為VIP目標地址為CIP（步驟2），交還客戶端。

總結

LVS-NAT模式下數據流路徑：

請求時數據流的路徑：PREROUTING-->INPUT-->POSTRONTING

響應時數據流的路徑：PREROUTING-->FORWARD-->POSTROUTING

LVS-NAT特點:

1.請求和響應報文都要經由director轉發；有些負載的場景中（如視頻網站）director可能會成為系統瓶頸

2.由于請求和響應報文都需要經過directory，所以支持端口映射

3.RS應該和DIP應該使用私網地址，且RS的網關要指向DIP

4.RS可以使用任意OS

5.LVS在NAT模式，做單邊地址轉換，收請求時做DNAT目標地址轉換，響應請求時做SNAT源地址轉換

6.director需要開啟核心轉發功能

操作步驟

網絡拓撲

網絡結構如下圖所示：

LVS負載均衡器和web服務器系統版本均為CentOS6.8，LVS負載均衡器有2張網卡，安裝ipvsadm作為director，web服務器安裝httpd提供頁面服務，此處便于演示效果讓2臺web服務器頁面不一致，安裝步驟省卻。

LVS NAT模式配置步驟

1.使用sysctl命令開啟director的核心轉發功能

或者在/etc/sysctl.conf配置文件中修改

2.確認核心轉發功能起開啟

3.指定LVS的director服務器，并選擇調度模式；指定realserver服務器并設置數據轉發類型，如果想做端口映射RIP后面可以跟轉發的端口號

4.查看設置是否生效

5.保存ipvsadm當前配置，指定一個保存文件，便于清理后從該文件恢復配置

6.確認web服務器的網關指向DIP

7.在客戶端使用瀏覽器訪問172.16.20.10后多刷新幾次，驗證效果，至此操作完成

本文轉自 qiao645 51CTO博客，原文鏈接:http://blog.51cto.com/arkling/1958779

總結

以上是生活随笔為你收集整理的初识LVS（一）——LVS介绍和LVS的NAT工作模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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