在LVS中進行負載均衡配置是我們常用的手段，很多關于這方面的軟件配置在網上都有介紹。那么，現(xiàn)在我們來對這邊的IP負載均衡技術進行一下總結和介紹，主要是幫助初學者們梳理一下知識結構。

Linux下的負載均衡軟件LVS

LVS是一個開源的軟件，可以實現(xiàn)LINUX平臺下的簡單負載均衡。LVS是Linux Virtual Server的縮寫，意思是Linux虛擬服務器。

LVS集群采用IP負載均衡技術和基于內容請求分發(fā)技術。調度器具有很好的吞吐率，將請求均衡地轉移到不同的服務器上執(zhí)行，且調度器自動屏蔽掉服務器的故障，從而將一組服務器構成一個高性能的、高可用的虛擬服務器。整個服務器集群的結構對客戶是透明的，而且無需修改客戶端和服務器端的程序。為此，在設計時需要考慮系統(tǒng)的透明性、可伸縮性、高可用性和易管理性。一般來說，LVS集群采用三層結構，其主要組成部分為：

A、負載調度器（load balancer），它是整個集群對外面的前端機，負責將客戶的請求發(fā)送到一組服務器上執(zhí)行，而客戶認為服務是來自一個IP地址（我們可稱之為虛擬IP地址）上的。

B、服務器池（server pool），是一組真正執(zhí)行客戶請求的服務器，執(zhí)行的服務有WEB、MAIL、FTP和DNS等。

C、共享存儲（shared storage），它為服務器池提供一個共享的存儲區(qū)，這樣很容易使得服務器池擁有相同的內容，提供相同的服務。

調度器是服務器集群系統(tǒng)的唯一入口點（Single Entry Point），它可以采用IP負載均衡技術、基于內容請求分發(fā)技術或者兩者相結合。在IP負載均衡技術中，需要服務器池擁有相同的內容提供相同的服務。當客戶請求到達時，調度器只根據服務器負載情況和設定的調度算法從服務器池中選出一個服務器，將該請求轉發(fā)到選出的服務器，并記錄這個調度；當這個請求的其他報文到達，也會被轉發(fā)到前面選出的服務器。在基于內容請求分發(fā)技術中，服務器可以提供不同的服務，當客戶請求到達時，調度器可根據請求的內容選擇服務器執(zhí)行請求。因為所有的操作都是在Linux操作系統(tǒng)核心空間中將完成的，它的調度開銷很小，所以它具有很高的吞吐率。服務器池的結點數(shù)目是可變的。當整個系統(tǒng)收到的負載超過目前所有結點的處理能力時，可以在服務器池中增加服務器來滿足不斷增長的請求負載。對大多數(shù)網絡服務來說，請求間不存在很強的相關性，請求可以在不同的結點上并行執(zhí)行，所以整個系統(tǒng)的性能基本上可以隨著服務器池的結點數(shù)目增加而線性增長。 共享存儲通常是數(shù)據庫、網絡文件系統(tǒng)或者分布式文件系統(tǒng)。服務器結點需要動態(tài)更新的數(shù)據一般存儲在數(shù)據庫系統(tǒng)中，同時數(shù)據庫會保證并發(fā)訪問時數(shù)據的一致性。靜態(tài)的數(shù)據可以存儲在網絡文件系統(tǒng)（如NFS/CIFS）中，但網絡文件系統(tǒng)的伸縮能力有限，一般來說，NFS/CIFS服務器只能支持36個繁忙的服務器結點。對于規(guī)模較大的集群系統(tǒng)，可以考慮用分布式文件系統(tǒng)，如AFS、GFS、Coda和Intermezzo等。分布式文件系統(tǒng)可為各服務器提供共享的存儲區(qū)，它們訪問分布式文件系統(tǒng)就像訪問本地文件系統(tǒng)一樣，同時分布式文件系統(tǒng)可提供良好的伸縮性和可用性。此外，當不同服務器上的應用程序同時讀寫訪問分布式文件系統(tǒng)上同一資源時，應用程序的訪問沖突需要消解才能使得資源處于一致狀態(tài)。這需要一個分布式鎖管理器（Distributed Lock Manager），它可能是分布式文件系統(tǒng)內部提供的，也可能是外部的。開發(fā)者在寫應用程序時，可以使用分布式鎖管理器來保證應用程序在不同結點上并發(fā)訪問的一致性。

負載調度器、服務器池和共享存儲系統(tǒng)通過高速網絡相連接，如100Mbps交換網絡、Myrinet和Gigabit網絡等。使用高速的網絡，主要為避免當系統(tǒng)規(guī)模擴大時互聯(lián)網絡成為整個系統(tǒng)的瓶頸。

Graphic Monitor是為系統(tǒng)管理員提供整個集群系統(tǒng)的監(jiān)視器，它可以監(jiān)視系統(tǒng)的狀態(tài)。Graphic Monitor是基于瀏覽器的，所以無論管理員在本地還是異地都可以監(jiān)測系統(tǒng)的狀況。為了安全的原因，瀏覽器要通過HTTPS（Secure HTTP）協(xié)議和身份認證后，才能進行系統(tǒng)監(jiān)測，并進行系統(tǒng)的配置和管理。

LVS的IP負載均衡

可伸縮網絡服務的幾種結構，它們都需要一個前端的負載調度器（或者多個進行主從備份）。我們先分析實現(xiàn)虛擬網絡服務的主要技術，指出IP負載均衡技術是在負載調度器的實現(xiàn)技術中效率最高的。在已有的IP負載均衡技術中，主要有通過網絡地址轉換（Network Address Translation）將一組服務器構成一個高性能的、高可用的虛擬服務器，我們稱之為VS/NAT技術（Virtual Server via Network Address Translation）。在分析VS/NAT的缺點和網絡服務的非對稱性的基礎上，我們提出了通過IP隧道實現(xiàn)虛擬服務器的方法VS/TUN （Virtual Server via IP Tunneling），和通過直接路由實現(xiàn)虛擬服務器的方法VS/DR（Virtual Server via Direct Routing），它們可以極大地提高系統(tǒng)的伸縮性。VS/NAT、VS/TUN和VS/DR技術是LVS集群中實現(xiàn)的三種IP負載均衡技術。