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一、前言
负载均衡架构，主流是 LVS+KeepAlived+Nginx 这一套架构。
Java工程师了解即可。
LVS说白了就是一种负载均衡的技术，部署在 Linux 服务器上，LVS 服务器获取到100个请求，均匀分发给2台部署在 Linux 服务器上的 Tomcat（Web服务器），每台 Web 服务器拿到 50 个请求就可以了。
LVS 原理： 
- 首先用户向负载均衡器调度器（
Director Server）发起请求，负载均衡器将请求发往至内核空间，交给内核模块进行检测。 - 内核模块中的
PREROUTING链首先会收到用户请求，判断目标地址是否是负载均衡器的IP地址，如果是，则将数据包发往INPUT链。 IPVS模块是工作在INPUT链上的，当用户请求到达INPUT链上时，IPVS会将用户请求和自己已定义好的集群服务作对比，如果用户请求的就是定义的集群服务，那么IPVA会强行修改数据包里的目标IP地址和目标端口，并将新的数据包发往POSTROUTING链。POSTROUTING链接收到数据包发现目标IP地址刚好是自己的后端的服务器，那么通过选路，将数据包最终发送给后端的服务器。
LVS 组成，主要为两部分：
ipvs(ip virtual server)：即ip虚拟服务，是工作在内核空间上的一段代码，主要是实现调度的代码。ipvsadm：工作在用户空间，负责为ipvs内核框架编写规则，定义谁是集群服务，谁是后端真实服务器。
LVS 术语：
DS（Director Server）：目标服务器，即负载均衡器。RS（Real Server）：真实服务器，即后端服务器。VIP（virtual IP）：是外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标IP地址。DIP（Director Server IP）：主要用于和内部主机通信的IP地址。RIP（Real Server IP）：真正服务端IPCIP（Client IP）：客户端IP
二、LVS 架构
先来了解下简单的用户请求，如图：
- 用户在浏览器访问网站，发送请求会指定一个域名，域名得到
DNS中做解析成IP地址（可以是LVS服务器的IP地址） LVS服务器，作为负载均衡调度器，直接基于Linux内核内部的一些底层机制进行请求转发，主要基于Linux内核级的一些底层机制做请求转发Web服务器接收请求：一般是Tomcat，4核8G的服务器每秒 1000 以内的请求
LVS（Linux Virtual Server） ：Linux 虚拟服务器，说白了就是把一组 Web 服务器统一成一台虚拟机服务器对外提供服务，访问都经过 LVS，就跟一台服务器一般。
LVM是基于Linux内核级的一些底层机制做请求转发，所以效率极高，单机抗每秒几十万甚至上百万吞吐量。
1）异地多机房多活 LVS 集群部署架构
举个栗子：公司系统的机房在国内，北京。
那么在美国或者欧洲的人来访问这个站点：通过
DNS进行域名解析，拿到IP，对应到机房内的某台服务器。 这时候他的网络请求，可能从国外走各种网络转发，一路转发到国内的机房里的一台服务器上，通常是比较慢的。 如果直接访问国外的站点，那就比较快了。
这时候，一般都会做异地多机房多活的 LVS 集群部署。
假设是国际化的站点，实际上就是在国内部署一个机房、美国部署一个机房、德国部署一个机房等，这些机房之间都部署了同样的数据存储，互相之间需要进行数据交换和同步。
即，所有核心数据都必须在不同地区的机房之间进行同步，才能保证不同地区的用户看到一样的内容。
然后网站共享一个虚拟 IP 地址：访问的时候，中国的用户解析虚拟 IP 地址后会把请求路由到国内的机房里，国外的用户会路由到距离自己比较近的机房。
（2）基于 NAT 技术实现的 LVS 请求转发原理
谨记：LVS 是工作在四层网络协议上的负载均衡的技术，Nginx 是工作在七层网络协议上的负载均衡的技术。
第四层的网络协议就是
TCP/IP协议，第七层的网络协议就是HTTP协议。
你可能以为的过程是：
- 客户端与
LVSTCP三次握手后，建立连接 - 把
HTTP请求报文发送给LVS LVS再把请求报文转发为Web服务器
实际上这是错误的。 LVS 工作在四层协议上（传输层），而 HTTP 是在七层协议上（应用层）。
实际的过程如下：
- 客户端与
LVSTCP三次握手后，建立连接 - 客户端发送请求，
Linux服务器拿到报文后 - 由
Linux内核转交给LVS的核心代码模块 LVS核心代码模块会根据负载均衡算法从后端Web服务器集群里挑选出一台机器，用于把报文转发给Web服务器
LVS负载均衡系统核心代码是挂载在Linux内核层里的。
- 用
NAT技术改写报文里面的目标地址和端口，改为Web服务器的地址和端口 - 此时
LVS会把这个（客户端的Socket连接,Web服务器) 记录到Hash表里
这样，下次同一个
Socket连接再发送报文，就直接转发到对应的Web服务器中
- 发送报文
最后一小点，Web服务器读取的是完整的 HTTP 请求。
例如，
Tomcat本身就是针对七层网络协议里的应用层的HTTP协议。
小小总结下：
客户端会与 LVS 集群(包括 LVS、real server)进行 TCP 连接，但是 LVS 服务器不会与 real server 再建立一次 TCP 连接，只会转发 TCP 报文：
NAT模式: 原理是修改IP报文的地址和TCP报文的端口，然后转发数据包，没有TCP连接行为，但是客户相信它们连接一个IP地址，而不同IP地址的服务器组也认为它们是与客户直接相连的。FULLNAT模式: 原理也是修改IP报文的地址和TCP报文的端口，然后转发数据包，没有TCP连接行为，但是转发的时候更既改了源地址也改了目标地址，所以从客户端看是和LVS建立的连接，从后端看也是和LVS建立了连接DR模式: 原理是修改请求的mac地址(二层)，然后转发数据包，没有TCP连接行为IP隧道模式:LVS和real server走的是IP隧道技术, 没有与real server建立TCP连接
3）基于 IP 隧道技术的 LVS 请求与响应分离原理
问题：Web服务器如何响应请求？如何返回数据？
最容易想到的是，怎样来的，那就怎样回去呗，直接再走 LVS 呗，然而：
LVS最早在实现的时候经过压测，如果所有的响应报文都依然从LVS来走。 如果Web服务器达到20台以上的时候，往往整体的每秒QPS都达到了几万了，此时LVS调度服务器的吞吐量会达到极限，成为一个瓶颈，主要是LVS服务器得处理请求，还得获取响应返回，最起码是他的网络带宽可能就吃不消了。
事实上，大部分的请求里的数据较少，响应的数据很多。
那能不能让 LVS服务器处理请求，但让 Web 服务器直接把响应返回到客户端里呢？ 那就是 IP 隧道技术：IP tunneling，也叫 IP 封装技术。
LVS拿到请求之后，把目标地址为Web服务器的VIP的请求报文封装到另外一个IP报文里，转发此报文给一台Web服务器，Web服务器解析报文时候，发现目标地址为VIP，结果这个VIP配置在自己的IP隧道设备上，那此时就可以处理这个请求。
今天的文章Java工程师需要了解的 LVS分享到此就结束了，感谢您的阅读。
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