lvs全稱是linux virtual service
由於ipv4中ip位址空間的日益緊張和安全方面的原因，很多網路使用保留ip位址（10.0.0.0/255.0.0.0、172.16.0.0 /255.128.0.0和192.168.0.0/255.255.0.0）[64, 65, 66]。這些位址不在internet上使用，而是專門為內部網路預留的。當內部網路中的主機要訪問internet或被internet訪問時，就需要 採用網路位址轉換（network address translation, 以下簡稱nat），將內部位址轉化為internets上可用的外部位址。nat的工作原理是報文頭（目標位址、源位址和埠等）被正確改寫後，客戶相信 它們連線乙個ip位址，而不同ip位址的伺服器組也認為它們是與客戶直接相連的。由此，可以用nat方法將不同ip位址的並行網路服務變成在乙個ip位址 上的乙個虛擬服務。
vs/nat的體系結構如圖3.1所示。在一組伺服器前有乙個排程器，它們是通過switch/hub相連線的。這些伺服器提供相同的網路服務、相 同的內容，即不管請求被傳送到哪一台伺服器，執行結果是一樣的。服務的內容可以複製到每台伺服器的本地硬碟上，可以通過網路檔案系統（如nfs）共享，也 可以通過乙個分布式檔案系統來提供。
客戶通過virtual ip address（虛擬服務的ip位址）訪問網路服務時，請求報文到達排程器，排程器根據連線排程演算法從一組真實伺服器中選出一台伺服器，將報文的目標位址 virtual ip address改寫成選定伺服器的位址，報文的目標埠改寫成選定伺服器的相應埠，最後將修改後的報文傳送給選出的伺服器。同時，排程器在連線hash 表中記錄這個連線，當這個連線的下乙個報文到達時，從連線hash表中可以得到原選定伺服器的位址和埠，進行同樣的改寫操作，並將報文傳給原選定的服務 器。當來自真實伺服器的響應報文經過排程器時，排程器將報文的源位址和源埠改為virtual ip address和相應的埠，再把報文發給使用者。我們在連線上引入乙個狀態機，不同的報文會使得連線處於不同的狀態，不同的狀態有不同的超時值。在tcp 連線中，根據標準的tcp有限狀態機進行狀態遷移；在udp中，我們只設定乙個udp狀態。不同狀態的超時值是可以設定的，在預設情況下，syn狀態的超 時為1分鐘，established狀態的超時為15分鐘，fin狀態的超時為1分鐘；udp狀態的超時為5分鐘。當連線終止或超時，排程器將這個連線從 連線hash表中刪除。
這樣，客戶所看到的只是在virtual ip address上提供的服務，而伺服器集群的結構對使用者是透明的。對改寫後的報文，應用增量調整checksum的演算法調整tcp checksum的值，避免了掃瞄整個報文來計算checksum的開銷。
在一些網路服務中，它們將ip位址或者埠號在報文的資料中傳送，若我們只對報文頭的ip位址和埠號作轉換，這樣就會出現不一致性，服務會中斷。 所以，針對這些服務，需要編寫相應的應用模組來轉換報文資料中的ip位址或者埠號。我們所知道有這個問題的網路服務有ftp、irc、h.323、 cuseeme、real audio、real video、vxtreme / vosiac、vdolive、vi***ctive、true speech、rstp、pptp、streamworks、ntt audiolink、ntt softwarevision、yamaha midplug、ichat pager、quake和diablo。
下面，舉個例子來進一步說明vs/nat，如圖3.2所示：
vs/nat的配置如下表所示，所有到ip位址為202.103.106.5和埠為80的流量都被負載均衡地排程的真實伺服器 172.16.0.2:80和172.16.0.3:8000上。目標位址為202.103.106.5:21的報文被轉移到172.16.0.3:21 上。而到其他埠的報文將被拒絕。
protocol
virtual ip address
port
real ip address
port
weight
tcp
202.103.106.5
80 172.16.0.2
80 1
172.16.0.3
8000
2 tcp
202.103.106.5
21 172.16.0.3
21 1
從以下的例子中，我們可以更詳細地了解報文改寫的流程。
source
202.100.1.2:3456
dest
202.103.106.5:80
排程器從排程列表中選出一台伺服器，例如是172.16.0.3:8000。該報文會被改寫為如下位址，並將它傳送給選出的伺服器。
source
202.100.1.2:3456
dest
172.16.0.3:8000
從伺服器返回到排程器的響應報文如下：
source
172.16.0.3:8000
dest
202.100.1.2:3456
source
202.103.106.5:80
dest
202.100.1.2:3456
這樣，客戶認為是從202.103.106.5:80服務得到正確的響應，而不會知道該請求是伺服器172.16.0.2還是伺服器172.16.0.3處理的。
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三種LVS負載均衡模式
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