随着互联网的快速发展和应用的普及，大量的数据和访问量向web服务器和应用服务器不断涌来，如何保证系统的高可用性和稳定性成为了每个IT从业人员关注的焦点问题。为了解决这一问题，负载均衡（Load Balancer）技术应运而生。

负载均衡技术通过将流量分发到不同的服务器上，使得服务器能够充分利用资源，从而保证了服务的高可用性和稳定性。而LVS（Linux Virtual Server）作为一种负载均衡技术，被越来越多的企业和公司所使用。

一、 LVS技术介绍

LVS技术，是一种为应用服务器引入高可用性、可扩展性、可管理性等特质的应用程序负载均衡技术。

LVS是一种基于三层网络协议的负载均衡器，可以通过不同的调度算法将客户端请求分发到本地服务器池中的不同后端服务器上，提高了web或应用服务器的负载能力，降低了单个服务器承载压力。

二、 LVS的工作原理

LVS采用集群架构，由两层或三层网络构成。其中两层网络是通过交换机或者集线器的方式连接起来的，并提供了基于IP地址的负载均衡服务。三层网络则至少需要一个路由器支持三层协议的NAT或DR方式来实现负载均衡。

LVS使用不同的调度算法，将客户端的请求分发到不同的后端服务器上。其中，LVS支持七种调度算法，如下所示：

1. 轮询调度算法（RR）：将请求依次分配给每个服务器，实现平衡负载；

2. 最少连接调度算法（LC）：将请求分配给后端连接服务器最少的服务器，以实现更均衡的负载，适合于客户端连接时间长的情况；

3. IP Hash调度算法（WLC）：通过计算每个请求的IP地址，将请求动态地分配到后端的具有相同哈希值的服务器上，以实现最富负荷均衡，适用于客户端请求的IP地址不稳定的情况；

4. 源地址哈希调度算法（SH）：通过计算每个请求的源IP地址，将请求静态地分配到后端的具有相同哈希值的服务器上，以实现最富负荷均衡；

5. 负载均衡轮询调度算法（RDP）：将请求平均分配到服务器组内，选择最近返回的报文中标志位最高的主机进行服务，可以提高负载均衡的效率；

6. 基于权重的调度算法（WRR）：会给能力大的服务器分配更多的请求，给能力小的服务器分配较少的请求，以实现更精确的负载均衡；

7. 带权重值的源地址哈希调度算法（WSH）：结合了基于哈希的负载均衡和基于加权的负载均衡，可以根据服务器的能力动态地分配请求，以实现最佳的负荷均衡。

三、 LVS的实践应用

（一） 安装LVS

1. 安装lvs软件包：

# yum install -y ipvsadm

2. 修改sysctl.conf文件开启IP转发和后端服务器ARP通知：

# vi /etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward=1

net.ipv4.conf.default.rp_filter=0

net.ipv4.conf.all.arp_notify=1

net.ipv4.conf.all.arp_announce=2

3. 加载sysctl.conf配置文件：

# sysctl -p

（二） 配置LVS

1. 简单IP负载均衡：

# ipvsadm -A -t 192.168.100.5:80 -s rr

# ipvsadm -a -t 192.168.100.5:80 -r 192.168.1.100:80 -g

# ipvsadm -a -t 192.168.100.5:80 -r 192.168.1.101:80 -g

其中，-A表示添加一个新的虚拟服，-a表示添加一个real server，-s指定调度算法，-t指定虚拟IP地址，-r指定真实IP地址，-g表示使用DR模式。

2. 带权重的调度算法：

# ipvsadm -A -t 192.168.100.5:80 -s wrr

# ipvsadm -a -t 192.168.100.5:80 -r 192.168.1.100:80 -g -w 2

# ipvsadm -a -t 192.168.100.5:80 -r 192.168.1.101:80 -g -w 3

其中，-w表示权重。

3. 使用ipvsadm保存和恢复规则：

# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm

# systemctl enable ipvsadm

# systemctl start ipvsadm

四、 LVS的优点

1. 高可用性：LVS可以通过多个服务器来提供负载均衡功能，单点故障的风险降低很多。

2. 高伸缩性：LVS支持添加新的服务器节点，从而可以轻松地扩展系统的能力。

3. 高吞吐量：LVS可以提供非常高的性能，实现高并发量。

4. 灵活性：LVS支持多种负载均衡算法，并可以灵活地调整配置。

五、 总结

LVS作为一种开源的负载均衡技术，具有高可用性、高伸缩性、高吞吐量和灵活性等优点。在实践应用中，LVS采用多种负载均衡算法，可以应对不同的场景和需求。以LVS来构建稳定的负载均衡系统，可以有效提高系统的可用性和稳定性，同时降低单点故障的风险。