LVS的IP负载均衡技术是通过IPVS模块实现的。IPVS模块是LVS集群的核心软件模块，它安装在LVS集群作为负载均衡的主节点上，虚拟出一个IP地址和端口对外提供服务。用户通过访问这个虚拟服务（VS），然后访问请求由负载均衡器（LB）调度到后端真实服务器（RS）中，由RS实际处理用户的请求给返回响应。
根据负载均衡器转发客户端请求以及RS返回响应机制的不同，将IPVS的转发模式分为三种：VS/NAT，VS/DR，VS/TUN
DR模式下，客户端的请求包到达负载均衡器的虚拟服务IP端口后，负载均衡器不会改写请求包的IP和端口，但是会改写请求包的MAC地址为后端RS的MAC地址，然后将数据包转发；真实服务器处理请求后，响应包直接回给客户端，不再经过负载均衡器。所以DR模式的转发效率是最高的，特别适合下行流量较大的业务场景，比如请求视频等大文件。
DR模式的特点：
LB只是将数据包的MAC地址改写为RS的MAC地址，然后转发给相应的RS。
因为LB转发时并不会改写数据包的目的IP，所以RS收到的数据包的目的IP仍是LB的虚拟服务IP。为了保证RS能够正确处理该数据包，而不是丢弃，必须在RS的环回网卡上绑定LB的虚拟服务IP。这样RS会认为这个虚拟服务IP是自己的IP，自己是能够处理这个数据包的。否则RS会直接丢弃该数据包！
因为LB不会改写数据包的目的端口，所以RS服务的监听端口必须和虚拟服务端口一致，否则RS会直接拒绝该数据包。
因为RS收到的请求数据包的源IP是客户端的IP，所以理所当然RS的响应会直接回给客户端，而不会再经过LB。这时候要求RS和客户端之间的网络是可达的。
因为LB在转发过程中需要改写数据包的MAC为RS的MAC地址，所以要能够查询到RS的MAC。而要获取到RS的MAC，则需要保证二者位于一个子网，否则LB只能获取到RS网关的MAC地址。
NAT模式下，请求包和响应包都需要经过LB处理。当客户端的请求到达虚拟服务后，LB会对请求包做目的地址转换（DNAT），将请求包的目的IP改写为RS的IP。当收到RS的响应后，LB会对响应包做源地址转换（SNAT），将响应包的源IP改写为LB的IP。
NAT模式的特点：
对于请求包，会进行DNAT；对于响应包，会进行SNAT。
虽然LB在转发过程中做了NAT转换，但是因为只是做了部分地址转发，所以RS收到的请求包里是能看到客户端IP的。
因为RS收到的请求包源IP是客户端的IP，为了保证响应包在返回时能走到LB上面，所以需要将RS的默认网关地址配置为LB的虚拟服务IP地址。当然，如果客户端的IP是固定的，也可以在RS上添加明细路由指向LB的虚拟服务IP，不用改默认网关。
因为需要将RS的默认网关配置为LB的虚拟服务IP地址，所以需要保证LB和RS位于同一子网。
又因为需要保证RS的响应包能走回到LB上，则客户端不能和RS位于同一子网。否则RS直接就能获取到客户端的MAC，响应包就直接回给客户端了，不会走网关，也就走不到LB上面了。这时候由于没有LB做SNAT，客户端收到的响应包源IP是RS的IP，而客户端的请求包目的IP是LB的虚拟服务IP，这时候客户端无法识别响应包，会直接丢弃。
IP隧道（IP tunneling）是将一个IP报文封装在另一个IP报文的技术，这可以使得目标为一个IP地址的数据报文能被封装和转发到另一个IP地址。IP隧道技 术亦称为IP封装技术（IP encapsulation）。IP隧道主要用于移动主机和虚拟私有网络（Virtual Private Network），在其中隧道都是静态建立的，隧道一端有一个IP地址，另一端也有唯一的IP地址。
利用IP隧道技术将请求报文封装转发给后端服务器，响应报文能从后端服务器直接返回给客户。但在这里，后端服务器有一组而非一个，所以我们不可 能静态地建立一一对应的隧道，而是动态地选择一台服务器，将请求报文封装和转发给选出的服务器。这样，可以利用IP隧道的原理将一组服务器上的网络服 务组成在一个IP地址上的虚拟网络服务。各个服务器将VIP地址配置在自己的IP隧道设备上。
它的连接调度和管理与VS/NAT中的一样，只是它的报文转发方法不同。调度器根据各个服务器的负载情况， 动态地选择一台服务器，将请求报文封装在另一个IP报文中，再将封装后的IP报文转发给选出的服务器；服务器收到报文后，先将报文解封获得原来目标地址为 VIP的报文，服务器发现VIP地址被配置在本地的IP隧道设备上，所以就处理这个请求，然后根据路由表将响应报文直接返回给客户。
轮叫调度（Round Robin Scheduling）算法就是以轮叫的方式依次将请求调度不同的服务器，即每次调度执行i = (i + 1) mod n，并选出第i台服务器。算法的优点是其简洁性，它无需记录当前所有连接的状态，所以它是一种无状态调度。
LB会根据RS上配置的权重，将消息按权重比分发到不同的RS上。可以给性能更好的RS节点配置更高的权重，提升集群整体的性能。
最小连接调度（Least-Connection Scheduling）算法是把新的连接请求分配到当前连接数最小的服务器。最小连接调度是一种动态调度算法，它通过服务器当前所活跃的连接数来估计服务 器的负载情况。调度器需要记录各个服务器已建立连接的数目，当一个请求被调度到某台服务器，其连接数加1；当连接中止或超时，其连接数减一。
加权最小连接调度（Weighted Least-Connection Scheduling）算法是最小连接调度的超集，各个服务器用相应的权值表示其处理性能。服务器的缺省权值为1，系统管理员可以动态地设置服务器的权 值。加权最小连接调度在调度新连接时尽可能使服务器的已建立连接数和其权值成比例。
基于局部性的最少链接调度（Locality-Based Least Connections Scheduling，以下简称为LBLC）算法是针对请求报文的目标IP地址的负载均衡调度，目前主要用于Cache集群系统，因为在Cache集群中 客户请求报文的目标IP地址是变化的。这里假设任何后端服务器都可以处理任一请求，算法的设计目标是在服务器的负载基本平衡情况下，将相同目标IP地址的 请求调度到同一台服务器，来提高各台服务器的访问局部性和主存Cache命中率，从而整个集群系统的处理能力。
带复制的基于局部性最少链接调度（Locality-Based Least Connections with Replication Scheduling，以下简称为LBLCR）算法也是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统。它与LBLC算法的不同之处是它要 维护从一个目标IP地址到一组服务器的映射，而LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射。对于一个“热门”站点的服务请求，一台Cache 服务器可能会忙不过来处理这些请求。这时，LBLC调度算法会从所有的Cache服务器中按“最小连接”原则选出一台Cache服务器，映射该“热门”站 点到这台Cache服务器，很快这台Cache服务器也会超载，就会重复上述过程选出新的Cache服务器。这样，可能会导致该“热门”站点的映像会出现 在所有的Cache服务器上，降低了Cache服务器的使用效率。LBLCR调度算法将“热门”站点映射到一组Cache服务器（服务器集合），当该“热 门”站点的请求负载增加时，会增加集合里的Cache服务器，来处理不断增长的负载；当该“热门”站点的请求负载降低时，会减少集合里的Cache服务器 数目。这样，该“热门”站点的映像不太可能出现在所有的Cache服务器上，从而提供Cache集群系统的使用效率。
目标地址散列调度（Destination Hashing Scheduling）算法也是针对目标IP地址的负载均衡，但它是一种静态映射算法，通过一个散列（Hash）函数将一个目标IP地址映射到一台服务器。
目标地址散列调度算法先根据请求的目标IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。
源地址散列调度（Source Hashing Scheduling）算法正好与目标地址散列调度算法相反，它根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。它采用的散列函数与目标地址散列调度算法 的相同。它的算法流程与目标地址散列调度算法的基本相似，除了将请求的目标IP地址换成请求的源IP地址。
客户端发送对VIP的请求，lvs负载到后端某一台server，后端server处理后，直接封包回送客户端，源IP地址一定是lvs上面配的那个公网服务地址，也就后端server要配置这个ip，后端server收到的数据包是lvs没有变动过的（IP：vip），多个server，接入互联网的server持有相同的IP，是不允许的，因此，必须将后端server中的vip隐藏起来（对外隐藏，对自己可见）
VIP: 虚拟服务器地址
DIP: 转发的网络地址
1，和RIP通信：ARP协议，获取Real Server的RIP：MAC地址；
2，转发Client的数据包到RIP上，RIP上要求有VIP（对外隐藏VIP）；
RIP: 后端真实主机(后端服务器)
CIP: 客户端IP地址
对外隐藏，对内可见
kernel parameter:
目标mac地址为全F，交换机触发广播
arp_ignore: 定义接收到ARP请求时的响应级别；
0：只要本地配置的有相应地址，就给予响应；
1：仅在请求的目标(MAC)地址配置请求
到达的接口上的时候，才给予响应；
arp_announce：定义将自己地址向外通告时的通告级别；
0：将本地任何接口上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：仅向与本地接口上地址匹配的网络进行通告；
lvs 主机：192.168.56.118
RIP主机：也就是需要负载的服务器，192.168.56.101-103
LVS是Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统，后来将lvs嵌入到linux内核，叫做ipvs
ipvs参数
保存规则
-S
载入此前的规则：
-R
配置lvs的VIP
确保/proc/sys/net/ipv4/ip_forward 内容是1
调整RS的响应。通告级别（每一台RS都配）：
配置RS的VIP（每一台RS都配）
启动RS上的httpd
编写测试文件
启动httpd
客户端验证：
RIP：80 能显示
VIP：80不能显示
负载服务器安装LVS管理工具—ipvsadm
浏览器刷新: 访问vip：80
在DR模式中是所有服务机共享一个VIP，但是在IP隧道模式中，就相当于主代理机将包经过自己打包之后，将IP转化成公网可传递的IP，并将消息经过自己又一次的打包，发送给真实服务器，真实服务器对这个请求作出响应，这样就达到一个可以跨地区的传输。并且也避免了DR模式中代理机与真实服务机必须在同一局域网的不便。
说明：
1、当用户请求到达Director Server，此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。此时报文的源IP为CIP，目标IP为VIP 。
2、PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机，将数据包送至INPUT链
3、IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，在请求报文的首部再次封装一层IP报文，封装源IP为为DIP，目标IP为RIP。然后发至POSTROUTING链。此时源IP为DIP，目标IP为RIP
4、POSTROUTING链根据最新封装的IP报文，将数据包发至RS（因为在外层封装多了一层IP首部，所以可以理解为此时通过隧道传输）。此时源IP为DIP，目标IP为RIP
5、RS接收到报文后发现是自己的IP地址，就将报文接收下来，拆除掉最外层的IP后，会发现里面还有一层IP首部，而且目标是自己的lo接口VIP，那么此时RS开始处理此请求，处理完成之后，通过lo接口送给eth0网卡，然后向外传递。此时的源IP地址为VIP，目标IP为CIP
RIP、VIP、DIP全是公网地址
RS的网关不会也不可能指向DIP
所有的请求报文经由Director Server，但响应报文必须不能进过Director Server
不支持端口映射
RS的系统必须支持隧道
LVS服务器：192.168.56.100
RS服务器：192.168.56.101，192.168.56.102，192.168.56.103
4.4.5 ### 系统配置 vim /etc/sysctl.conf
4.5.5 ### 系统配置 vim /etc/sysctl.conf
关于LVS负载均衡
一、什么是负载均衡：
负载均衡集群提供了一种廉价、有效、透明的方法，来扩展网络设备和
服务器的负载、带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性
和可用性。
二、搭建负载均衡服务的需求：
1）把单台计算机无法承受的大规模的并发访问或者数据流量分担到多台节点设备上
分别处理，减少用户等待响应的时间，提升用户体验。
2）单个重负载的运算分担到多台节点设备上做并行处理，每个节点设备结束后，
将结果汇总，返回给用户，系统处理能力得到大幅度提升。
3）7*24的服务保证，任意一个或多个有限节点设备宕机，要求不能影响业务。
三、LVS的介绍：
LVS是Linux Virtual Server的简写，即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器
集群系统，可以在UNIX/LINUX平台下实现负载均衡集群功能。
该项目是在1998年5月由章文嵩博士组织成立的，是中国国内最早出现的自由
软件项目之一。
四、关于LVS的配置使用：
LVS负载均衡调度技术是在Linux内核中实现的，因此，被称为Linux
虚拟服务器。我们使用该软件配置LVS时候，不能直接配置内核中的ipvs，
而需要使用ipvs的管理工具ipvsadm进行管理，ipvs的管理工具ipvsadm管理ipvs。
五、LVS技术点小结：
1）真正实现负载均衡的工具是ipvs，工作在linux内核层面。
2）LVS自带的ipvs管理工具是ipvsadm。
3）keepalived实现管理ipvs及对负载均衡器的高可用。
4）Red hat工具Piranha WEB管理实现调度的工具ipvs。
六、LVS体系结构与工作原理：
1）LVS集群负载均衡接收服务的所有入站客户端计算机请求，并根据调度算法决定哪个集群节点应该处理回复请求。
负载均衡（LB）有时也被称为LVS Director(简称 Director).
2）LVS虚拟服务器的体系结构如下图，一组服务器通过高速的局域网或者地理分布
的广域网相互连接，在他们的前端有一个负载调度器（Load Balancer）。负载调度器能
无缝地将网络请求调度到真正的服务器上，从而使得服务器集群的结构对客户是透明的，
客户访问集群系统提供的网络服务就像访问一台高性能、高可用的服务器一样。客户程序
不受服务器集群的影响不需做任何修改。系统的伸缩性通过在服务集群中透明地加入和删除
一个节点来达到，通过检测节点或服务进程故障和正确的重置系统达到高可用性。由于我们的负载调度技术在
linux内核中实现的，我们称之为linux虚拟服务器（Linux Virtual Server）。
七、LVS社区提供了一个命名的约定：
名称： 缩写
虚拟IP地址（Virtual IP Address） VIP
说明：VIP为Director用于向客户端计算机提供服务的ip地址，
比如：www.etiantian.org 域名就解析到vip上提供服务。
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真实ip地址(Real Server ip Address) 缩写：VIP
说明：在集群下面节点上使用的ip地址，物理ip地址。
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Director的ip地址(Director ip Adress) 缩写：DIP
说明：Director用于连接内外网络的ip地址，物理网卡上的IP地址，
是负载均衡上的ip。
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客户端主机IP地址(Client IP Address) 缩写：CIP
说明：客户端用户计算机请求集群服务器的IP地址，该地址用作发送
给集群的请求的源ip地址。
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LVS集群内部的节点称为真实服务器(Real server)，也叫做集群节点。请求集群服务的
计算机称为客户端计算机。
与计算机通常在网上交换数据包的方式相同，客户端计算机、Director
和真实服务器使用IP地址彼此进行通信。
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八、LVS集群的3种工作模式介绍与原理讲解
1）IP虚拟服务软件ipvs，在调度器的实现技术中，IP负载均衡技术是
效率最高的。在已用的ip负载均衡技术中有通过网络地址转换
（Network Address Translation）将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器，
我们称之为VS、NAT技术（Virtual Server Network Adress Translation）。
2）在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上，我们提出通过IP隧道实现虚拟服务器的
方法VS/TUN(Virtual Server via IP Tunneling)和通过直接路由实现虚拟服务
器的方法VS/DR(Virtual Server via Director Routing),它们可以极大地提高系统的伸缩性。
3）淘宝开源的模式FULLNAT。
LVS的四种工作模式：
缩写及全拼：
NAT(Network Adress Translation)、TUN(Tunneling)、
DR(Director Routing)、FULLNAT(FULL Network address Translation)
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九、什么是ARP协议：
1) ARP协议：全称"Address Resolution Protocol"，中文名地址解析协议，使用ARP协议可
实现通过IP地址获得得对应主机的物理地址(MAC地址)。
在TCP/IP的网络环境下，每个联网的主机都会被分配一个32位的ip地址，
这种互联网地址是在网际范围标识主机的一种逻辑地址。为了让报文在
物理网路上传输，还必须要知道对方目的主机的物理地址(MAC)才行。这样就存在把IP地址变成
物理地址的地址转换的问题。
在以太网环境，为了正确地目的主机传送报文，必须把目的主机的32位IP
地址转换成为目的主机48位以太网的地址(MAC地址)。这就需要在互联层有一个服务或功能将
IP地址转换为相应的物理地址(MAC地址)，这个服务或者功能就是ARP协议。
所谓的“地址解析”，就是主机在发送帧之前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程，
ARP协议的基本功能就是通过目标设备的ip地址，查询目标设备的MAC地址，以保证主机
间互相通信的顺利进行。
ARP协议和DNS有点相像之处，不同点是：DNS是在域名和IP之间的解析，另外，ARP协议不需要
配置服务，而DNS要配置服务才行。
ARP协议要求通信的主机双方必须在同一个物理网段(即局域网)!
2)关于ARP的小结：
1.ARP全称“Address Resolution Protocol”；
2.实现局域网内通过IP地址获取主机的MAC地址；
3.MAC地址48位主机的物理地址，局域网内唯一；
4.ARP协议类似DNS服务，但不需要配置服务。
5.ARP协议是三层协议。
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十、ARP缓存表：
1）每台安装有TCP/IP协议的电脑都会有一个ARP缓存表(windows 命令提示符里输入arp -a即可)。
表里的ip地址与MAC地址是一一对应的。
arp常用命令:
arp -a :查所有记录
arp -d ：清除
arp -s ：绑定IP和MAC
2）ARP缓存表是把双刃剑：
1.主机有了arp缓存表，可以加快ARP的解析速度，减少局域网内广播风暴。
2.正是有了arp缓存表，给恶意黑客带来了攻击服务器主机的风险，这个就是arp欺骗攻击。
3.切换路由器，负载均衡器等设备时，可能会导致短时网络中断。
3）为啥用ARP协议？
OSI模型把网络工作分为七层，彼此不直接通信打交道，只通过接口。IP地址工作在第三层，
MAC地址工作在第二层。当协议在发送数据包时，需要先封装第三层IP地址，第二层MAC地址的报头，
但是协议只知道目的节点的ip地址，不知道目的节点的MAC地址，又不能跨第二、三层，所以得用ARP协议服务，
来帮助获取目的节点的MAC地址。
4）ARP在生产环境产生的问题及解决办法：
1.ARP病毒，ARP欺骗
2.高可用服务器对之间切换时要考虑ARP缓存的问题。
3.路由器等设备无缝迁移时需要考虑ARP缓存的问题，例如：更换办公室的路由器。
5）ARP欺骗原理：
ARP攻击就是通过伪造IP地址和MAC地址对实现ARP欺骗的，如果一台主机中了ARP病毒，
那么它就能在网络中产生大量的ARP通信量，很快的进行广播以至于使网络阻塞，攻击者
只要持续不断的发出伪造的ARP响应就能更改局域网中目标主机ARP缓存中的IP-MAC条目，
造成网络中断或者中间人攻击。
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