LVS简介
LVS（Linux Virtual Server）是一种基于Linux内核的高可用性负载均衡软件。它通过将客户端请求分发到多个后端真实服务器，提高系统性能和可靠性。LVS支持多种调度算法，如轮询、最少连接、源地址哈希等，用于决定请求的转发方式。它还提供了高可用性的机制，包括热备份和故障自动切换。LVS具有灵活的配置和扩展性，适用于各种网络环境和应用场景。通过实现负载均衡，LVS能够提供稳定、高效的服务，满足大规模系统的需求。
三种工作模式
1.LVS-NAT模式
NAT(Network Address Translation)是一种外网和内网地址映射的技术。NAT模式下，LVS需要作为RS的网关，当网络包到达LVS时，LVS做目标地址转换(DNAT)，将目标IP改为RS的IP。RS接收到包以后，处理完，返回响应时，源IP是RS IP，目标IP是客户端的IP，这时RS的包通过网关(LVS)中转，LVS会做源地址转换(SNAT)，将包的源地址改为VIP，对于客户端只知道是LVS直接返回给它的。
2.LVS-DR 模式
LVS-DR（Direct Routing）模式是LVS负载均衡的一种实现方式，通过在前端负载均衡器和后端真实服务器之间建立虚拟IP地址和ARP代理，将请求直接路由到后端服务器上，避免了数据包的二次复制和转发，提高了系统的性能和可靠性。这种模式需要在后端服务器上配置虚拟IP地址和直接路由规则，并保证后端服务器之间的网络互通。
3.LVS-TUN模式
LVS-TUN（Tunneling）模式是LVS负载均衡的一种实现方式，通过在前端负载均衡器和后端真实服务器之间建立隧道连接，将客户端请求封装在隧道中传输到后端服务器上进行处理。这种模式需要在前端负载均衡器和后端服务器上配置隧道设备，并使用隧道协议进行数据传输。LVS-TUN模式适用于跨子网或跨网络的场景，可以实现灵活的负载均衡和高可用性，但会引入额外的网络开销和延迟。
三种工作模式优缺点
以下是LVS三种工作模式（LVS-NAT、LVS-DR、LVS-TUN）的优缺点对比表格：
| 模式 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| LVS-NAT | - 简单易配置，不需要对后端服务器进行额外配置 | - 性能较低，数据包需要经过两次NAT转发 |
| - 支持跨子网负载均衡 | - 后端服务器的响应数据包需要经过前端负载均衡器再返回给客户端 | |
| - 可以隐藏后端服务器的真实IP地址 | - 单个NAT节点成为性能瓶颈 | |
| LVS-DR | - 性能高，请求直接路由到后端服务器，避免了数据包的二次复制 | - 需要在后端服务器上配置虚拟IP地址和直接路由规则 |
| - 后端服务器可以直接与客户端通信，提高响应速度 | - 后端服务器之间需要保证网络互通 | |
| - 可以支持大规模部署和高并发流量 | - 不支持跨子网负载均衡 | |
| LVS-TUN | - 支持跨子网和跨网络负载均衡 | - 引入额外的网络开销和延迟 |
| - 灵活配置，适用于复杂网络环境 | - 需要在前端负载均衡器和后端服务器上配置隧道设备及协议 | |
| - 可以实现灵活的负载均衡和高可用性 | - 隧道连接的建立和维护需要额外的管理和资源消耗 |
需要注意的是，选择合适的工作模式取决于具体的应用场景和需求，每种模式都有其适用的情况和限制。
十种调度算法
1.轮询调度
按照顺序依次分配任务，每个处理器或资源依次处理一个任务，然后再循环到下一个任务。
2.加权轮询调度
在轮询调度的基础上，为不同的处理器或资源设置不同的权重，以实现更精细的负载均衡。
3.最小连接调度
将任务分配给当前连接数最少的处理器或资源，以保证负载均衡。
4.加权最小连接调度
在最小连接调度的基础上，为不同的处理器或资源设置不同的权重，以实现更精细的负载均衡。
5.基于局部的最少连接调度
根据客户端IP地址和服务器IP地址的局部性原则，将任务分配给距离客户端最近、连接数最少的处理器或资源。
6.带复制的基于局部性的最少连接调度
在基于局部的最少连接调度的基础上，将任务复制到多个处理器或资源上，以提高可用性和容错性。
7.目标地址散列调度
根据客户端IP地址或请求的目标地址，将任务分配给特定的处理器或资源，以实现精细的负载均衡。
8.源地址散列调度
根据客户端IP地址或请求的源地址，将任务分配给特定的处理器或资源，以实现精细的负载均衡。
9.最短的期望延迟
是一种基于网络拓扑结构的调度算法。它通过计算每个服务器到客户端的期望延迟，并将请求分配给具有最短期望延迟的服务器来实现负载均衡。
10.最少队列调度
最少队列调度算法根据服务器的队列长度来进行任务分配。它将任务分配给当前队列长度最短的服务器，以实现负载均衡。这个算法的思想是假设队列长度越短，服务器的处理能力越强，因此将任务分配给队列长度最短的服务器可以更好地利用服务器资源。
十种调度算法的优缺点
下面是一个表格，用于表示LVS中常见的调度算法及其优缺点：
| 调度算法 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 轮询调度 (Round Robin) | - 简单、公平<br>- 易于实现 | - 不能根据服务器负载动态调整<br>- 可能导致某些服务器负载过高，而其他服务器负载较低 |
| 加权轮询调度 (Weighted Round Robin) | - 可以为不同服务器设置不同权重，实现更精细的负载均衡<br>- 相对于轮询调度，更适合处理性能差异较大的服务器 | - 仍然无法根据服务器负载动态调整 |
| 最小连接调度 (Least Connection) | - 根据服务器当前连接数分配请求，实现负载均衡<br>- 能够自动适应服务器的负载情况 | - 需要实时监测服务器连接数，增加了一定的开销<br>- 可能会因为服务器处理速度不同而导致负载不均衡 |
| 加权最小连接调度 (Weighted Least Connection) | - 可以为不同服务器设置不同权重，实现更精细的负载均衡<br>- 能够自动适应服务器的负载情况 | - 需要实时监测服务器连接数，增加了一定的开销<br>- 仍然可能因为服务器处理速度不同而导致负载不均衡 |
| 基于局部的最少连接调度 (Locality-Based Least Connection) | - 考虑到客户端和服务器之间的网络距离，减少网络延迟和丢包率<br>- 能够自动适应服务器的负载情况 | - 需要使用专门的网络测量工具和算法来计算网络距离，增加了一定的开销<br>- 仍然可能因为服务器处理速度不同而导致负载不均衡 |
| 带复制的基于局部性的最少连接调度 (Locality-Based Least Connection with Replication) | - 考虑到客户端和服务器之间的网络距离，减少网络延迟和丢包率<br>- 能够自动适应服务器的负载情况<br>- 通过复制服务器，提高了可用性和容错性 | - 需要使用专门的网络测量工具和算法来计算网络距离，增加了一定的开销<br>- 需要维护复制服务器的同步和一致性 |
| 目标地址散列调度 (Destination IP Hash) | - 根据请求的目标地址进行散列，将请求分配给对应的服务器，实现负载均衡<br>- 可以保证相同目标地址的请求始终分配到同一台服务器 | - 如果目标地址变化频繁，可能导致负载不均衡 |
| 源地址散列调度 (Source IP Hash) | - 根据请求的源地址进行散列，将请求分配给对应的服务器，实现负载均衡<br>- 可以保证相同源地址的请求始终分配到同一台服务器 | - 如果源地址变化频繁，可能导致负载不均衡 |
| 最短的期望延迟调度 (Shortest Expected Delay Scheduling) | - 考虑服务器之间的网络距离，减少网络延迟和丢包率<br>- 提高用户体验 | - 需要使用专门的网络测量工具和算法来计算期望延迟，增加了一定的开销 |
| 最少队列调度 (Least Queue Length Scheduling) | - 将任务分配给队列长度最短的服务器，实现负载均衡<br>- 简单、易于实现 | - 不能考虑服务器的实际处理能力<br>- 可能存在某些服务器的负载过高问题 |
需要根据具体的应用场景和需求选择合适的调度算法，以实现高效、稳定、可靠的负载
参考文章
图片原址：
http://www.linuxvirtualserver.org/architecture.html
https://www.cnblogs.com/arjenlee/p/9262737.html#auto_id_13
参考文章：
https://www.cnblogs.com/arjenlee/p/9262737.html#auto_id_13
https://blog.csdn.net/weixin_40470303/article/details/80541639
