LVS（Linux Virtual Server）四层反向代理架构是一种高性能、高可用的服务器集群技术，它工作在网络层，通过修改报文中的目标地址和端口来实现请求的转发。

一、LVS四层反向代理架构的组成部分

LVS四层反向代理架构主要由以下几部分组成：

1. 负载调度器（Director/Load Balancer）：

• 是整个集群对外的前端机，负责将客户端的请求发送到一组服务器上。
• 客户端认为服务是来自一个IP地址（通常把这个IP称为虚拟IP或VIP）上的。

2. 服务器池（Real Server/Server Pool）：

• 是一组真正执行客户端请求的服务器，服务一般有WEB、MAIL、FTP和DNS等。

3. 共享存储（Shared Storage）（可选）：

• 为服务器池提供一个共享的存储区，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容，以便提供相同的服务。

二、LVS的工作模式

LVS的工作模式主要有三种：NAT模式、DR模式（直接路由）和TUN模式（IP隧道），其中DR模式性能最好、最常用。以下是这三种工作模式的详细介绍：

1. NAT模式：

• 请求过程：客户端发送请求到LVS的VIP上，Director服务器根据客户端的IP和端口选择一个Real-Server，并修改请求报文的目标IP地址为Real-Server的地址，然后将请求发给Real-Server。Real-Server处理请求后，发送回复给Director服务器，Director服务器再修改回复包的源地址为VIP，发送给客户端。
• 特点：进出流量都需要经过Director服务器，因此Director服务器可能会成为瓶颈。

2. DR模式：

• 请求过程：客户端发送请求到LVS的VIP上，Director服务器选择一个Real-Server，并修改请求报文的目标MAC地址为Real-Server服务器的MAC地址（IP地址不修改），然后通过局域网把数据包发送出去。Real-Server服务器接收到数据包后，处理请求，并把处理结果直接发送给客户端，而不会通过Director服务器。
• 特点：只有入口需要经过Director服务器，而出口不需要经过Director服务器，因此性能比NAT模式要高。

3. TUN模式：

• 此模式比较复杂，国内使用得比较少，它涉及在原始请求报文之外再添加一个新的IP首部。

三、LVS的调度算法

LVS需要根据不同的需求选择不同的调度算法来选择Real-Server服务器，常用的调度算法有以下几种：

1. 轮询调度（Round-Robin, RR）：

最简单的调度算法，按照顺序将请求依次转发给后端的Real-Server。

2. 带权重的轮询调度（Weighted Round-Robin, WRR）：

在轮询算法的基础上加上权重设置，权重越高的Real-Server被分配到的请求越多。

3. 最小连接调度（Least-Connection, LC）：

把新的请求分配给连接数最少的Real-Server。

4. 带权重的最小连接调度（Weight Least-Connection, WLC）：

在最小连接算法的基础上加上权重设置。

5. 基于局部性的最小连接调度（Locality-Based Least Connection, LBLC）：

针对请求报文目标IP地址的负载均衡调度，主要用于Cache集群系统。

四、LVS四层反向代理架构的优势

1. 高性能：

LVS是基于四层的网络协议实现的，抗负载能力强，对于服务器的硬件要求除了网卡外，其他没有太多要求。

2. 高可用：

通过配置Keepalived等高可用方案，可以避免IP单点故障，实现服务的持续可用性。

3. 灵活性：

LVS不仅可以对web服务做负载均衡，还可以对其他应用（如mysql）做负载均衡。

4. 易于配置：

LVS的配置相对简单，大大减少了人为出错的几率。

综上所述，LVS四层反向代理架构是一种高性能、高可用、灵活且易于配置的服务器集群技术，它通过网络层的报文修改和多种调度算法的选择，实现了请求的负载均衡和服务的持续可用性。