lvs
lvs的主要用处是四层负载均衡。
vip：虚拟ip，路由服务或者真实服务器都可以配置。
failover：故障转移，可以通过arp协议修改路由配置
ipvs：内核模块，lvs的内核实现，属于netfilter模块的子模块
ipvs table：使用ipvsadm更新或删除集群成员。使用调度算法需要和ipvs table配合选择路由。ipvs table记录着每个连接的路由。
调度算法
轮询
加权轮询
最少连接
加权最少连接（默认算法）
基于局部性的最少连接（用于cache服务，连接建立后不想变动，或者缓存就浪费了）
带复制的基于局部性的最少连接（也是cache服务，不过是副本集的cache服务）
目的地址哈希（需要查询静态哈希表中的目的ip地址）
源地址哈希（需要查询静态哈希表中的源ip地址）
最短期望延迟
never queue
overflow-connection
服务掉线重连问题
连接变成0，可能会使所有新连接转发到这台服务，使这台服务短时间内承受很大压力。
解决方法：可以设置掉线的服务器为静默服务。
路由模式
nat模式（网络地址转换）：需要两张物理网卡设备，将请求报文的地址替换成自己的面向内网的网卡ip，这个过程又称为ip伪装。流进和流出的数据报文都需要经过nat路由，容易有瓶颈。
dr模式（直接路由）：就相当于一个路由器，只是路由的地址是可以负载均衡的。流出的数据报文可以走其他路由器。
dr模式的问题：路由的地址要怎么发给多台服务器中的一个，解决方法就是把多台服务器vip设置成一样，但是有相同vip的机子都会处理arp请求并给出自己的响应，所以需要把服务器的vip设置到lo回环设备上，然后设置忽略arp请求并且关闭lo网卡的arp_announce。由于源地址是cip目的地址是vip，需要从lo网卡发出去，需要设置一条路由规则，将lo网卡经由eth0转发出去。（arp一般15分钟请求一次更新mac/ip列表）
持久化数据和防火墙标记
持久化数据：每个连接断开都不会马上将记录删除，而是维护一个定时器。
防火墙标记：使用防火墙能标志更详细的信息包括协议，端口，并且效率更高。
一主一从架构
源码解析
1.模块注册函数 ip_vs_init
2.注册子系统 register_pernet_subsys，关键结构体 ipvs_core_ops
3.__ip_vs_init初始ipvs的netns内存空间，并注册hook: nf_register_net_hooks(ip_vs_ops)，插入到ip层的hook处理函数的链表头
4.在包经过filtering,forward处理后，执行hook函数 ip_vs_ops->ip_vs_remote_request4
5.执行ip_vs_in处理包。
6.ip_vs_try_to_schedule->conn_schedule处理负载均衡算法
7.tcp执行tcp_conn_schedule->ip_vs_schedule->schedule
8.如果是rr算法，执行 ip_vs_rr_schedule得出目的地址ip_vs_dest。
keepalived
依赖lvs实现负载均衡
进程模型
1.父进程负责创建和监控子进程
2.三个子进程：
一个负责VRRP协议框架
一个负责健康检测和ipvs配置
一个负责bfd（检测两点网络故障）
使用到的内核组件
1.lvs框架：使用getsockopt和setsockopt来获取设置socket
2.netfilter框架：ipvs代码支持nat和伪装
3.netlink接口：网络接口设置和移除vrrp的虚拟ip
4.多播：可根据vrrp多播组进行多播
架构图
1.io多路复用使用epoll处理调度（thread_make_master启动该master线程）
2.核心组件
通用全局库：html parsing，链表，定时器，vector，string formating，buffer dump，网络工具，监控管理，pid handling，底层tcp L4
checkers：管理真实服务，可添加移除或者改变权重。还包括健康检查，检查结果会决定添加或者移除或者改变权重真实服务器，操作到lvs拓扑中。checkers使用多线程的有限状态机来实现。
vrrp栈（虚拟路由冗余协议栈）：独立进程运行，不依赖于lvs，负责直接接管操作，提供底层路由备份，实现了完整的lvs和防火墙的标准以及扩展（vrrp_sync_group扩展管理持久化路由，使用MD5
-96位算法实现ipsec-ah安全的广播交互协议）。
bsd栈：也是独立进程运行，可以被vrrp进程和checker进程作为检查真实服务状态的功能。
system call：主要用来运行自定义健康检查脚本，脚本会被一个fork出来的进程运行。
Netlink Reflector：用来设置vrrp的vip，并且进程间通信（内核到用户空间的通信）也可以使用netlink内核广播。
smtp：通知管理员的邮件协议
ipvs wrapper：使用libipvs封装
健康检查
实现了以下检查形式：
TCP_CHECK，HTTP_GET，SSL_GET，MISC_CHECK（自定义脚本），SMTP_CHECK，DNS_CHECK，BFD_CHECK，UDP_CHECK，PING_CHECK，FILE_CHECK(检查文件变动)
VRRP（故障转移）
vrrp修改vip原理：使用arp广播通知刷新mac/ip列表
use_vmac：使用虚拟mac地址
vrrp_instance instance1 {
state BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 250
use_vmac
vmac_xmit_base # Transmit VRRP adverts over physical interface
priority 150
advert_int 1
virtual_ipaddress {
10.0.0.254
}
}
路由策略
NAT：
Tunneling
Direct Routing