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LVS 集群技术概述

LVS（Linux Virtual Server）是一种基于 Linux 的高性能、高可用性服务器集群技术，用于构建可扩展的网络服务。它通过负载均衡技术将客户端请求分发到多台后端服务器，从而提高系统的吞吐量和可靠性。

LVS 的核心组件

LVS 主要由以下核心组件构成：

负载均衡器（Load Balancer）：负责接收客户端请求并根据调度算法将请求分发到后端服务器。
后端服务器（Real Server）：实际处理请求的服务器集群。
共享存储（可选）：用于存储共享数据，确保后端服务器状态一致。

LVS 的工作模式

LVS 支持三种主要工作模式，每种模式适用于不同的场景：

NAT 模式（网络地址转换）

负载均衡器修改请求和响应的 IP 地址和端口。
后端服务器使用私有 IP 地址，负载均衡器负责 NAT 转换。
适用于中小规模集群，但负载均衡器可能成为性能瓶颈。

TUN 模式（IP 隧道）

负载均衡器将请求通过 IP 隧道封装后发送到后端服务器。
后端服务器直接响应客户端，绕过负载均衡器。
适用于跨数据中心的集群，但需要后端服务器支持隧道技术。

DR 模式（直接路由）

负载均衡器仅修改请求的 MAC 地址，将请求直接转发到后端服务器。
后端服务器直接响应客户端，性能最高。
要求负载均衡器和后端服务器在同一局域网内。

LVS 的调度算法

LVS 提供多种调度算法，用于决定如何将请求分发到后端服务器：

轮询（Round Robin）：依次将请求分发到每台服务器。
加权轮询（Weighted Round Robin）：根据服务器权重分配请求。
最少连接（Least Connections）：将请求发送到当前连接数最少的服务器。
加权最少连接（Weighted Least Connections）：结合权重和连接数分配请求。
源地址哈希（Source Hashing）：根据客户端 IP 地址分配请求，确保同一客户端始终访问同一服务器。

LVS 的配置示例

以下是一个简单的 LVS DR 模式配置示例：

负载均衡器配置：

ipvsadm -A -t 192.168.1.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.101 -g
ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.102 -g

后端服务器配置：

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
ifconfig lo:0 192.168.1.100 netmask 255.255.255.255 up

LVS 的高可用性

为确保负载均衡器的高可用性，通常结合 Keepalived 实现故障切换：

主备模式：主负载均衡器故障时，备用节点自动接管。

配置示例：

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.100
    }
}

LVS 的应用场景

LVS 适用于以下场景：

高流量网站负载均衡。
数据库读写分离。
分布式计算任务调度。
多数据中心流量分发。

LVS 的优缺点

优点

高性能，支持百万级并发连接。
低延迟，尤其适合 DR 模式。
开源免费，社区支持丰富。

缺点

配置复杂度较高，尤其在高可用性场景。
某些高级功能需要定制开发。

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