在介绍lvs之前，我们先来聊聊linux集群。linux集群（cluster）就是一组linux计算机，它们作为一个整体向用户提供一组网络资源，这些单个的计算机系统就是集群的节点
（node）。一个理想的集群，用户是不会意识到集群系统底层的节点的，在他们看来，集群是一个系统，而非多个计算机系统，并且集群系统的管理员可以随意增加和删改集群系统
的节点。
(1)高可扩展性：在不影响业务的情况下，可以动态的添加或删除资源
(2)高可用性ha：集群中的一个节点失效，它的任务可传递给其他节点。可以有效防止单点失效。
(3)高性能：平衡集群允许系统同时接入更多的用户。
(4)高性价比：可以采用廉价的符合工业标准的硬件构造高性能的系统。
(1)lb:负载均衡
(2)ha:高可用集群
(3)hp:高性能
在初步了解了linux集群后，我们进一步介绍负载均衡集群技术lvs
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。本项目在1998年5月由章文嵩博士成立，是中国国内最早出现的自由软件项目之一。
具体介绍可以查询度娘 https://baike.baidu.com/item/lvs/17738?fr=aladdin
lvs属于linux集群lb类型，而目前lb类型的实现方式一般分两种：硬件实现和软件实现
硬件实现：
f5 bigip
citrix netscaler
a10
。。。
软件实现：
lvs
nginx
haproxy
。。。
功能上：四种ip负载均衡技术和八种连接调度算法的ipvs软件。
适用性上：基于osi参考模型4层转发，后端服务器可运行任何支持tcp/ip的操作系统，负载均衡调度器能够支持绝大多数的tcp和udp协议
性能上：lvs服务器集群系统具有良好的伸缩性，可支持几百万个并发连接
负载调度器（load balancer/director）：由一台或多台负载调度器组成，主要作用类似一个路由器，将用户请求分发给服务器池上的real server；
服务器池（server pool/realserver）：一组真正执行客户请求的服务器
共享存储（shared storage）：为服务器池提供一个共享的存储区，能使得服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务。
lvs的类型有4种，我们这里详细地介绍前三种类型。lvs的类型分别是nat、dr、tun、fullnat四种。
lvs-nat工作流程：
lvs-nat的工作的本质就是多目标的dnat。
(1)客户端请求资源,源地址cip(client ip),目的地址vip(virtual ip)
(2)请求报文到达调度器，调度器发现目的地址是自己，然后修改请求报文的目标ip地址为通过调度算法选出的realserver，并将请求发送至realserver
(3)realserver收到请求后，将请求内容响应给负载调度器，负载调度器将响应报文的源地址设置为vip，目的地址设置为cip发出。
lvs-nat的特点:
(1)rs应该和dip应该使用私网地址，且rs的网关为dip
(2)请求和响应报文都要经由director转发，极高负载场景中，director可能会成为系统瓶颈
(3)支持端口映射：
(4)rs可以使用任意os
lvs-dr工作流程：
lvs-dr的本质是修改目的地址mac
(1)客户端请求资源,源地址cip(client ip),目的地址vip(virtual ip)
(2)请求报文通过路由器，到达交换机，交换机检查目的地址的mac，并发送arp广播。
(3)调度器收到广播，经过调度算法后将realserver rip(realserver ip)的mac地址添加到目的地址后，发往交换机
(4)交换机收到调度器发来的报文，检查目的地址mac，这里的mac地址已经是经过调度器修改后的mac，也就是realserver的mac，再次发送广播
(5)realserver接到请求，响应请求，将源地址设置为vip，目的地址设置为cip后不经过调度器发送给客户端
lvs-dr特点：
(1)保证前端路由器将目标ip为vip的请求报文发送给director
(2)rs的rip可以使用私有地址，也可以使用公网ip
(3)rs跟director必须在同一个物理网络中（arp）能解析的
(4)请求本文经由director调度，但响应报文一定不能由director
(5)不支持端口映射
(6)rs的网关不能指向dip
(1)用户发送请求到director的vip请求服务；
(2)当用户请求到达director的时候，根据调度算法选择一台rs进行转发，这时使用隧道（tun）封装两个ip首部，此时源ip是dip，目标ip是rip；
（3)当rs接收到数据报后，看到外层的ip首部，目标地址是自己，就会拆开封装，解析完毕后，发送响应报文，源ip是vip，目标ip是cip。
静态方法：仅根据算法本身进行调度：(不考虑后端运行情况)
rr:round robin 轮循
wrr：weighted rr, 加权轮循 （设置权重，权重比列分配）
sh：source hash 源地址hash ，实现session保持的机制：
dh：destation hash 目标地址hash，将对同一个目标的请求始终发往同一个rs
动态方法：根据算法及各rs的当前负载状态进行调度：
overhead(负载)=
lc: least connection 最小连接数 overhead=active*256+inactive(非活动数)
wlc:weighted lc 加权最小连接数 overhead=(active*256+inactive)/weight
sed：shortest expect delay wlc的改进
overhead=(active+1)*256/weight
nq：nerver queue 从不排队，
sed的改进
lblc：locality-based lc 即为动态的dh算法：
本地访问互联网时，采用，缓存，提高访问命中率
lblcr：带复制的lblc
由于http是无状态的连接，即请求时建连接、请求完释放连接，以尽快将资源释放出来服务其他客户端，所以可能在某些特定的情况下出现问题。比如在登录某宝购买商品
时会出现被要求重复登录的情况，因为无状态，请求被发往不同的realserver导致,引入session保持可以解决这类问题，目前session保持实现方法有以下几种。
session保持：
session绑定：
source ip hash（lvs只支持ip hash）
cookie：任意新请求来时，插入cookie
session集群：
保证主机宕机的危险
各主机间同步session,各主机拥有全部session
session服务器：
将session保存在共享存储内，存储或者nas，redis(考虑redis的高可用性)
管理群集服务:
增：
ipvsadmin -a -t|u|f service-address [-s scheduler]
a 添加
service-address:
-t tcp
-u udp
-f fwm
-s 9种调度器
例子 ：
ipvsadmin -a -t 172.16.1.253:80 -s wlc
删：
ipvsadmin -d -t 172.16.1.253:80
ipvsadmin -c 删除所有集群服务
改：
ipvsadmin -e -t|u|f service-address [-s scheduler]
-e 编辑
-t tcp
-u udp
-s 9种调度器
例子 ：
ipvsadmin -e -t 172.17.1.253:80 -s wrr
管理集群服务中的rs
增：
ipvsadmin -a -t|u|f service-address -r realserver-address [-g|i|m] [-w weight]
-r server-address:某rs的地址,在nat模式中，可使用ip:port实现端口映射；
[-g|i|m]： lvs类型
-g gateway：dr(默认)
-i ipip:tun
-m maqs：nat
[-w weight]：定义服务器权重
例子：
ipvsadmin -a -t 172.16.1.253:80 -r 172.16.1.101 -g -w 5
ipvsadmin -a -t 172.16.1.253:80 -r 172.16.1.102 -g -w 10
删除rs
ipvsadmin -d -t|u|f service-address -r server-address
例子：
ipvsadmin -d -t 172.16.1.253:80 -r 172.16.1.101
修改rs
ipvsadmin -e -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight]
例子：
ipvsadmin -e -t 172.16.1.253:80 -r 172.16.1.101 -g -w 3
查看：
ipvsadmin -l|i [options]
-n:数字格式显示主机地址和端口
--stats：统计数据
--rate：速率
--timeout：显示
-c：显示当前的ipvs连接状况
保存:
service ipvsadm save 保存到默认配置文件
ipvsadmin -s > /path/to/somefile
载入：
ipvsadmin -r < /path/from/somefile
我们这里主要介绍lvs persistence，它的作用是无论ipvs使用何种调度方法，其都能实现将来自于同一个rs的请求始终定向至第一次调度时选出的rs。配置命令很简单，只要在
管理群集服务命令后加-p number即可。
lvs persistence的实现方式有以下三种：
每端口持久：ppc,每端口持久，单端口持久调度，(单个端口)
单fwm持久：pfwmc，单fwm持久调度 （一组端口 -j mask --set-mark 10）
单客户端持久： pcc，单客户端持久调度 (所有端口)
配置命令：
ppc：
ipvsadm -a -t 192.168.0.10:80 -s rr -p 300
pfwmc：
通过fwm定义集群的方式：
(1)在director上netfilter的mangle表的prerouting定义用于打标的规则
iptables -t mangle -a prerouting -d 192.168.0.10（vip） -p tcp --dport 80 -j mark --set-mark 10
iptables -t mangle -a prerouting -d 192.168.0.10（vip）-p tcp --dport 22 -j mark --set-mark 10
iptables 定义了两个端口22和80
(2)基于fwm定义集权服务:
ipvsadmin -a -f 10 -s rr -p 360
ipvsadmin -a -f 10 -r 192.168.1.10 -g -w 1
在lvs时定义-f10 即可开放两种应用
功用：将共享一组rs的集群服务统一进行定义
pcc：
ipvsadm -a -t 192.168.0.10:0 -s rr -p 3600
关于时间同步：各节点间的时间偏差不大于1s，建议使用统一的ntp服务器进行更新时间；
dr模型中的vip的mac广播问题：
在dr模型中，由于每个节点均要配置vip，因此存在vip的mac广播问题，在现在的linux内核中，都提供了相应kernel 参数对mac广播进行管理，具体如下：
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：仅在请求的目标地址配置在到达的接口上的时候，才给予响应；dr模型使用
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；dr模型使用
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linux下文本编辑器vim的使用方法(复制、粘贴、替换、行号、撤销、多文件操作)
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