整合營銷服務商
電腦端+手機端+微信端=數據同步管理
免費咨詢熱線：
電腦端+手機端+微信端=數據同步管理
免費咨詢熱線：
過調研一線互聯網大廠的招聘JD（字節跳動、美團、騰訊、網易、京東等），小編對標C站能力認證要求，為大家整理了系列技術干貨合集，助力小伙伴們順利進大廠~本篇為響應式設計、css動畫，核心能力點都會陸續更新中，歡迎大家關注csdn高校俱樂部。
在如今這個時間和知識都是碎片化的時代，C站根據C1-C4認證的成長路徑，進行知識細化整理，形成系統化的知識圖譜。
小編根據C4認證的成長路徑整理了前端的相關資源，從零基礎帶你進入前端的世界。
歡迎大家一起學習~
一、響應式設計(30篇)
【自適應響應式網頁設計（Responsive Web Design）】
【響應式網頁設計】
【響應式網頁設計實戰】
【什么是響應式網頁設計？】
【用3個步驟實現響應式網頁設計】
【網頁響應式設計】
【網頁設計之響應式布局】
【RWD----響應式網頁設計】
【基本響應式設計概念】
【響應式設計與自適應設計】
【基于Bootstrap的響應式網頁】
【Web頁響應式設計的一些解決方案】
【響應式網頁與自適應網頁的區別】
【響應式網頁css代碼寫法】
【響應式設計】
【詳細解析網頁響應式設計的現狀和趨勢】
【響應式網頁設計示例】
【響應式設計介紹】
【響應式設計中的HTML5】
【響應式Web設計總結】
【web前端響應式設計總結】
【響應性設計】
【響應式網頁設計教程:展示響應式設計的基本原理】
【HTML+CSS十分鐘實現響應式布局頁面，響應式布局實戰教程】
【什么是響應式布局設計？】
【vue項目中頁面響應式布局設計方案】
【響應式頁面排版】
【vueweb端響應式布局_移動端和pc端，響應式設計布局】
【自適應網頁設計 or 響應式Web設計】
【響應式網頁開發注意事項】
二、CSS動畫（20篇）
【css 動畫】
【CSS動畫效果】
【超好看的css動畫特效實現】
【CSS動畫】
【9種常用CSS動畫】
【css動畫讓文字一行一行逐漸顯示】
【利用css3制作網頁動畫】
【用html和css制作網頁動畫(transform transition animation)】
【CSS3（三）Animation 入門詳解】
【css動畫-animation各個屬性詳解】
【css動畫及js動畫的區別】
【CSS動畫入門：一分鐘實現球體上下跳動動畫效果】
【CSS動畫案例-無縫滾動】
【css動畫與js動畫的區別】
【CSS3動畫教程--制作Css動畫的兩種方式】
【常見 CSS 動畫庫】
【css動畫和js動畫比較！】
【用css動畫效果做小熊奔跑】
【css動畫animation繪制向四周擴散的圓圈】
【css動畫效果，圖片旋轉】
小科普
CSDN軟件工程師能力認證（以下簡稱C系列認證）是由中國軟件開發者網CSDN制定并推出的一個能力認證標準。C系列認證歷經近一年的實際線下調研、考察、迭代、測試，并梳理出軟件工程師開發過程中所需的各項技術技能，結合企業招聘需求和人才應聘痛點，基于公開、透明、公正的原則，甑別人才時確保真實業務場景、全部上機實操、所有過程留痕、存檔不可篡改。
————————————————
博主熱門文章
前端工程師必備50篇：HTML語義化及媒體標簽、表單及CSS選擇器等
前端框架入門必備100文章：vue、Element、vuetify、iview等
前端學習知識庫：大廠面試必考的前端工程師項目能力精選文章50篇
版權聲明：本文為CSDN博主「軟件工程師能力認證」的原創文章，遵循CC 4.0 BY-SA版權協議，轉載請附上原文出處鏈接及本聲明。
近大家刷抖音，是否有刷到拉斯維加斯的新地標 「Sphere」：
場館內部的視覺效果非常驚人，其中一個效果讓我虎軀一震：
我的第一想法就是，這個看起來用 CSS 也可以實現嘛？還有 CSS 不能實現的？
本文，就將嘗試使用 CSS，大致還原這個效果。
其實，上述的動畫效果，本質就是一個 3D 立方體。
同時，3D 立方體上每個面存在顏色不一樣的文字，文字和顏色都在隨機變化。
也就是說，我們需要實現一個 3D 立方體：
同時，我們還需要實現這樣一個動畫效果 -- 文字和顏色都在隨機變化的平面效果：
兩者組合一下，再挪動 3D 元素的景深距離，就能實現我們想要的效果！
好，下面我們一個一個實現。
實現一個 3D 立方體，相對另外一個文字和顏色都在隨機變化的平面效果而言，屬于非常非常簡單的一步了。
我們在非常多篇文章中也講過具體的實現方式：
最常見的 3D 圖形，莫過于一個 3D 立方體。
如果沒有上下兩個面，只是一個 4 個面的圖形，大概是這樣：
這樣一個圖形，利用 CSS 3D，如何快速實現呢？
首先，構造這么一個結構：
<div class="perspective">
<div class="container">
<div class="img">3</div>
<div class="img">D</div>
<div class="img">視</div>
<div class="img">圖</div>
</div>
</div>4 個面，就是最內層的 4 個 .img，首先，需要給兩個父容器，設置 3D 的屬性：
.perspective {
perspective: 3000px;
}
.container {
width: 400px;
height: 400px;
transform-style: preserve-3d;
}簡單解釋一下：
接下來，就是最為核心的，如何設置 4 個 .img 元素的 3D 變換，使之形成 3D 立方體。
技巧就是：先旋轉，再位移。
這里給出一個俯視效果圖：
以上述 Demo 中的正方體為例子，class 為 .img 的 div 塊的高寬為 400px*400px。那么要利用 4 個 這樣的 div 拼接成一個正方體，需要分別將 4 個 div 繞 Y 軸旋轉 [90°, 180°, 270°, 360°]，再 translateY(200px) 。
值得注意的是，一定是先旋轉角度，再偏移距離，這個順序很重要。
代碼如下：
.img {
position: absolute;
top: 0;
left: 0;
width: 400px;
height: 400px;
}
@for $i from 1 through $imgCount {
.img:nth-child(#{$i}) {
transform: rotateY(($i * 90deg)) translateZ(200px);
}
}效果如下：
此時，可能會覺得圖片太太太大了，此時，我們可以通過給中間層 .container 設置一個恰當的 translateZ 進行視覺大小上的調節。
.container {
transform: translateZ(-3000px);
}這樣，就能得到恰當大小的立方體元素效果：
當然，對于我們這個效果，我們 5 要五個面（前后左右與上方即可），因此，我們基于上述的基礎知識鋪墊，重新實現一個我們需要的框架結構：
<div class="perspective">
<div class="container">
<div class="g-panel"></div>
<div class="g-panel"></div>
<div class="g-panel"></div>
<div class="g-panel"></div>
<div class="g-panel"></div>
</div>
</div>并且，我們希望我們的圖形是一個立方體，只需要稍微改造長寬和 translateZ() 的即可。這樣，我們就能得到一個前后左右與上方 5 個面的立方體元素。
示意效果如下：
OK，立方體我們先放在一邊。
接下來，我們嘗試來實現這個效果：
這個效果如果一個文字用一個 DIV 承載實現，那是非常容易的，但是這樣勢必會造成元素過多，再設置動畫效果，則會導致頁面太為卡頓。
所以，我們需要另辟蹊徑。這里，我們可以使用多層漸變配合 background-clip: text。
首先，我們利用等寬字體，隨機實現一列文字：
<div>ABCDEFGHIJKLMN</div>div {
font-family: monospace;
text-align: center;
font-size: 25px;
width: 25px;
line-height: 25px;
color: #fff;
}效果大致如下：
此時，如果我們再利用線性漸變，給每個字符的對應空間（也就 25px x 25px），設置上不同的顏色，大概是這樣：
@function randomLinear($count) {
$value: '';
@for $i from 0 through ($count - 1) {
$value: $value + randomColor() + string.unquote(" 0 #{$i * 25}px,");
}
@return linear-gradient(string.unquote(#{$value}) randomColor() 0 100%);
}
@function randomColor() {
@return rgb(randomNum(255), randomNum(255), randomNum(255));
}
div {
// ...
background: randomLinear(14);
}其中，randomLinear(14) 是一個 SASS 函數，參數 14 表示生成 14 層線性漸變，每一個文字區域的顏色都是隨機的，經過編譯后的其中一種結果如下：
div {
// ...
background: linear-gradient(#feea96 0 25px, #edde42 0 50px, #e2344a 0 75px, #cdab7e 0 100px, #e16c8b 0 125px, #dcdc7d 0 150px, #dcb42a 0 175px, #d6a587 0 200px, #984f71 0 225px, #221e34 0 250px, #5e9a69 0 275px, #a955e4 0 300px, #4e908f 0 325px, #8d177e 0 350px);
}上面，我們按照每間隔 25px 的高度，利用線性漸變隨機設置了一種顏色，最終，能夠得到這么個效果：
此時，我們只需要再設置 background-clip: text，配合透明文字顏色 color: transparent，就可以實現單個 div 內，單列文字，每個字體的顏色都是不一樣的：
div {
// ...
background: randomLinear(14);
background-clip: text;
color: transparent;
}此時，效果如下：
當然，文字顏色可以隨機，那么文字本身也應該隨機。這個不難，我們也可以借助 SASS 函數，編寫一個隨機字符的函數，通過元素的偽元素 content 進行設置。
那么此時，完整的代碼可能是這樣的：
<div></div>$str: 'QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNMabcdefghigklmnopqrstuvwxyz123456789';
$length: str-length($str);
@function randomLinear($count) {
$value: '';
@for $i from 0 through ($count - 1) {
$value: $value + randomColor() + string.unquote(" 0 #{$i * 25}px,");
}
@return linear-gradient(string.unquote(#{$value}) randomColor() 0 100%);
}
@function randomColor() {
@return rgb(randomNum(255), randomNum(255), randomNum(255));
}
@function randomChar() {
$r: random($length);
@return str-slice($str, $r, $r);
}
@function randomChars($number) {
$value: '';
@if $number > 0 {
@for $i from 1 through $number {
$value: $value + randomChar();
}
}
@return $value;
}
div {
position: relative;
width: 25px;
height: 350px;
&::before {
content: randomChars(14);
position: absolute;
font-family: monospace;
background: randomLinear(14);
background-clip: text;
color: transparent;
text-align: center;
font-size: 25px;
width: 25px;
line-height: 25px;
}
}這樣，每次 div 內的文字，都是從上面 SASS 函數中 $str 變量中隨機取的：
接下來，我們需要實現文字的隨機跳變，也很好做，我們需要在一開始，隨機生成多個不同的 content，然后，借助 CSS 動畫，進行切換。
div {
&::before {
content: randomChars(14);
--content1: "#{randomChars(14)}";
--content2: "#{randomChars(14)}";
--content3: "#{randomChars(14)}";
--content4: "#{randomChars(14)}";
animation: contentChange 1s infinite;
}
}
@keyframes contentChange {
20% {
content: var(--content1);
}
40% {
content: var(--content2);
}
60% {
content: var(--content3);
}
80% {
content: var(--content4);
}
}這里，我們一次生成了 5 個 content，其中 4 個用 CSS 變量保存了起來，隨后，在 CSS 動畫中，利用提前生成好的 content，進行字符內容的替換，此時，整個效果如下：
隨機內容有了，單個字體顏色不一樣有了，就差顏色的隨機跳變動畫了，這個也非常好做，我們在多篇文章也提及過，利用 filter: hue-rotate() 可以快速實現內容的顏色切換。
div {
animation: colorChange 1s steps(12) infinite;
}
@keyframes colorChange {
100% {
filter: hue-rotate(360deg);
}
}我們利用了 filter: hue-rotate() 加上了步驟動畫（steps），成功的實現了顏色的跳變！效果如下：
當然，我們最終要實現的是整個面隨機顏色加上隨機文字的跳變動畫，只需要在上述的基礎上，利用 SASS 函數，循環重復多列操作即可?；谏鲜鏊袃热莸匿亯|，我們最終的單個面下的動畫效果代碼如下：
<div class="g-container">
<div></div>
// ... 一個 32 個子 div
<div></div>
</div>@use "sass:string";
$str: 'QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNMabcdefghigklmnopqrstuvwxyz123456789';
$length: str-length($str);
$size: 25;
$count: 41;
@function randomNum($max, $min: 0, $u: 1) {
@return ($min + random($max)) * $u;
}
@function randomLinear($count) {
$value: '';
@for $i from 0 through ($count - 1) {
$value: $value + randomColor() + string.unquote(" 0 #{$i * 25}px,");
}
@return linear-gradient(string.unquote(#{$value}) randomColor() 0 100%);
}
@function randomColor() {
@return rgb(randomNum(255), randomNum(255), randomNum(255));
}
@function randomChar() {
$r: random($length);
@return str-slice($str, $r, $r);
}
@function randomChars($number) {
$value: '';
@if $number > 0 {
@for $i from 1 through $number {
$value: $value + randomChar();
}
}
@return $value;
}
body,
html {
width: 100%;
height: 100%;
background: #000;
font-family: monospace;
}
.g-container {
position: relative;
width: 800px;
height: 800px;
display: flex;
animation: colorChange 1s steps(12) infinite;
div {
position: relative;
width: #{$size}px;
height: 800px;
flex-shrink: 0;
&::before {
position: absolute;
inset: 0;
text-align: center;
font-size: #{$size}px;
width: #{$size}px;
text-align: center;
line-height: #{$size}px;
color: transparent;
}
}
@for $i from 1 to $count {
div:nth-child(#{$i}) {
&::before {
content: randomChars(32);
--content1: "#{randomChars(32)}";
--content2: "#{randomChars(32)}";
--content3: "#{randomChars(32)}";
--content4: "#{randomChars(32)}";
animation: contentChange 1s infinite;
background: randomLinear(32);
background-clip: text;
}
}
}
}
@keyframes colorChange {
100% {
filter: hue-rotate(360deg);
}
}
@keyframes contentChange {
20% {
content: var(--content1);
}
40% {
content: var(--content2);
}
60% {
content: var(--content3);
}
80% {
content: var(--content4);
}
}這樣，我們就成功的實現了單個平面下的，顏色隨機，文字隨機，且不斷變化的動畫效果：
有了上面的立方體和單個平面的效果，要實現立體效果就不難了。我們嘗試將兩者結合起來。
改造原有的立方體結構，大致改成如下形式：
.perspective
.container
.g-panel
-for(var i=0; i<32; i++)
div
.g-panel
-for(var i=0; i<32; i++)
div
.g-panel
-for(var i=0; i<32; i++)
div
.g-panel
-for(var i=0; i<32; i++)
div
.g-panel
-for(var i=0; i<32; i++)
div上面采用了 PUG 模板引擎來簡化代碼，編譯后的效果如下：
<div class="perspective">
<div class="container">
<div class="g-panel">
<div></div>
// ... 32 個
<div></div>
<div class="g-panel">
<div></div>
// ... 32 個
<div></div>
<div class="g-panel">
<div></div>
// ... 32 個
<div></div>
<div class="g-panel">
<div></div>
// ... 32 個
<div></div>
<div class="g-panel">
<div></div>
// ... 32 個
<div></div>
</div>
</div>這里，我們只需要實現 5 個面的立方體即可（前后左右以及上方）。
每個 .g-panel，實現一個我們上面鋪墊的單面文字跳變效果，這樣，我們就能得到這么一個立體的 3D 立方體動畫效果：
接下來，我們只需要稍加調試，通過控制 perspective 和 transform: translateZ() 控制視覺上的縱深，將畫面的視角放置于整個立方體之中，即可得到這么個效果：
好，最后，我們模擬文章開頭拉斯維加斯球的效果，讓頂部的平面，向下運動，實現一種天花板往下掉的動畫效果，最終，我們即可使用純 CSS，大致模擬出整個效果：
由于 GIF 錄制問題，實際效果會比 GIF 展示效果更為震撼。
今，在各種互聯網應用中，隨著站點對硬件性能、響應速度、服務穩定性、數據可靠性等要求也越來越高，單臺服務器也將難以無法承擔所有的訪問需求。
圖片來自 Pexels
當然了，除了使用性價比高的設備和專用負載分流設備外，還有一些其他選擇來幫你解決此問題，就是搭建集群服務器通過整合多臺普通的服務器設備并以同一個地址對外提供相同的服務。
今天就帶大家學習企業中常用的一種群集技術 LVS：
什么是 LVS?
LVS 是 Linux Virtual Server 的簡寫，也就是 Linux 虛擬服務器，是一個虛擬的服務器集群系統，本項目在 1998 年 5 月由章文嵩博士成立，是中國國內最早出現的自由軟件項目之一。
官方網站：http://www.linuxvirtualserver.org，LVS 實際上相當于基于 IP 地址的虛擬化應用，為基于 IP 地址和內容請求分發的負載均衡提出了高效的解決方法，現在 LVS 已經是 Linux 內核標準的一部分。
使用 LVS 可以達到的技術目標是：通過 LVS 達到的負載均衡技術和 Linux 操作系統實現一個高性能高可用的 Linux 服務器集群，具有良好的可靠性、可擴展性和可操作性，從而以低廉的成本實現最優的性能。
LVS 是一個實現負載均衡集群的開源軟件項目，LVS 架構從邏輯上可分為調度層、Server 集群層和共享存儲層。
為什么要用 LVS?
那為什么還需要用 LVS 呢?隨著 Internet 的爆炸性增長以及日常生活中的日益重要的作用，Internet 上的流量速度增長，以每年 100% 以上的速度增長。
服務器上的工作負載壓力也迅速增加，因此服務器在短時間內將會過載，尤其是對于受歡迎的網站而言。
為了克服服務器的過載壓力問題，有兩種解決方案：
構建服務器集群的方法如下：
基于 DNS 的負載均衡集群：DNS 負載均衡可能是構建網絡服務群集的最簡單方法。
使用域名系統通過將域名解析為服務器的不同 IP 地址來將請求分發到不同的服務器。
當 DNS 請求到達 DNS 服務器以解析域名時，DNS 服務器將基于調度策略發出服務器 IP 地址之一，然后來自客戶端的請求使用相同的本地緩存名稱服務器將在指定的名稱解析生存時間(TTL)中發送到同一服務器。
但是，由于客戶端和分層 DNS 系統的緩存特性，很容易導致服務器之間的動態負載不平衡，因此服務器很難處理其峰值負載。在 DNS 服務器上不能很好地選擇名稱映射的 TTL 值。
如果值較小，DNS 流量很高，而 DNS 服務器將成為瓶頸;如果值較大，則動態負載不平衡將變得更糟。
即使 TTL 值設置為零，調度粒度也是針對每個主機的，不同用戶的訪問模式可能會導致動態負載不平衡，因為有些人可能從站點中拉出很多頁面，而另一些人可能只瀏覽了幾頁然后轉到遠。
而且，它不是那么可靠，當服務器節點發生故障時，將名稱映射到 IP 地址的客戶端會發現服務器已關閉。
基于分派器的負載平衡集群：分派器，也稱為負載平衡器，可用于在群集中的服務器之間分配負載，以便服務器的并行服務可以在單個 IP 地址上顯示為虛擬服務，并且最終用戶可以像單個服務器一樣進行交互不知道群集中的所有服務器。
與基于 DNS 的負載平衡相比，調度程序可以按精細的粒度(例如每個連接)調度請求，以實現服務器之間的更好負載平衡。一臺或多臺服務器發生故障時，可以掩蓋故障。
服務器管理變得越來越容易，管理員可以隨時使一臺或多臺服務器投入使用或退出服務，而這不會中斷最終用戶的服務。
負載均衡可以分為兩個級別，即應用程序級別和 IP 級別。例如，反向代理和 pWEB是用于構建可伸縮 Web 服務器的應用程序級負載平衡方法。
他們將 HTTP 請求轉發到群集中的其他 Web 服務器，獲取結果，然后將其返回給客戶端。
由于在應用程序級別處理 HTTP 請求和答復的開銷很高，我相信當服務器節點數增加到 5 個或更多時，應用程序級別的負載均衡器將成為新的瓶頸，這取決于每個服務器的吞吐量服務器。
LVS 與 Nginx 功能對比如下：
LVS 的組成及作用
LVS 由兩部分程序組成：
作用如下：
負載均衡的由來及所帶來的好處
在業務剛起步時，一般先使用單臺服務器對外進行提供服務。隨著后期的業務增長，流量也越來越大。
當這單臺服務器的訪問量越大時，服務器所承受的壓力也就越大，性能也將無法滿足業務需求，超出自身所指定的訪問壓力就會崩掉，避免發生此類事情的發生。
我們將采取其他方案，將多臺服務器組成集群系統從而來提高整體服務器的處理性能，使用統一入口(流量調度器)的方式通過均衡的算法進行對外提供服務，將用戶大量的請求均衡地分發到后端集群不同的服務器上。
因此也就有了負載均衡來分擔服務器的壓力。使用負載均衡給我們所帶來的好處：提高系統的整體性能、提高系統的擴展性、提高系統的高可用性。
LVS 負載均衡集群的類型
負載均衡群集：Load Balance Cluster，以提高應用系統的響應能力，盡可能處理更多的訪問請求、減少延遲為目標，從而獲得高并發、高負載的整體性能。
高可用群集：High Availability Cluster，以提高應用系統的可靠性，盡可能的減少終端時間為目標、確保服務的連續性，達到高可用的容錯效果。
高性能運算群集：High Performance Computer Cluster，以提高應用系統的 CPU 運算速度、擴展硬件資源和分析能力為目標、從而獲得相當于大型、超級計算機的高性能計算能力。
DNS/軟硬件負載均衡的類型
①DNS 實現負載均衡
一個域名通過 DNS 解析到多個 IP，每個 IP 對應不同的服務器實例，就完成了流量的調度，這也是 DNS 實現負載均衡是最簡單的方式。
使用該方式最大的優點：實現簡單，成本低，無需自己開發或維護負載均衡設備。
不過存在一些缺點：服務器故障切換延遲大，升級不方便、流量調度不均衡，粒度大、流量分配策略較簡單，支持的算法較少、DNS 所支持的 IP 列表有限制要求。
②硬件負載均衡
硬件負載均衡是通過專門的硬件設備從而來實現負載均衡功能，比如：交換機、路由器就是一個負載均衡專用的網絡設備。
目前典型的硬件負載均衡設備有兩款：F5 和 A10。不過話說，能用上這種硬件負載均衡設備的企業都不是一般的公司，反而普通業務量級小的其他企業基本用不到。
硬件負載均衡的優點：
硬件負載均衡的缺點：
③軟件負載均衡
軟件負載均衡有如下幾種：
軟件負載均衡的優點：簡單、靈活、便宜(直接在 Linux 操作系統上安裝上述所使用的軟件負載均衡，部署及維護較簡單，4 層 和 7 層負載均衡可根據業務進行選擇也可根據業務特點，比較方便進行擴展及定制功能)。
LVS 集群的通用體系結構
第一層：負載調度器：Load Balancer，它是訪問整個群集系統的唯一入口，對外使用所有服務器共有的虛擬 IP 地址，也成為群集 IP 地址。
負載均衡器：是服務器群集系統的單個入口點，可運行 IPVS，該 IPVS 在 Linux 內核或 KTCPVS 內部實現 IP 負載均衡技術，在 Linux 內核中實現應用程序級負載平衡。
使用 IPVS 時，要求所有服務器提供相同的服務和內容，負載均衡器根據指定的調度算法和每個服務器的負載將新的客戶端請求轉發到服務器。無論選擇哪個服務器，客戶端都應獲得相同的結果。
使用 KTCPVS 時，服務器可以具有不同的內容，負載均衡器可以根據請求的內容將請求轉發到其他服務器。
由于 KTCPVS 是在 Linux 內核內部實現的，因此中繼數據的開銷很小，因此仍可以具有較高的吞吐量。
第二層：服務器池 Server Pool，群集所提供的應用服務，比如：HTTP、FTP 服務器池來承擔，每個節點具有獨立的真實 IP 地址，只處理調度器分發過來的客戶機請求。
服務器群集的節點可根據系統所承受的負載進行分擔。當所有服務器過載時，可添加多臺服務器來處理不斷增加的工作負載。
對于大多數 Internet 服務(例如Web)，請求通常沒有高度關聯，并且可以在不同服務器上并行運行。因此，隨著服務器群集的節點數增加，整體性能幾乎可以線性擴展。
第三層：共享存儲 Shared Storage，為服務器池中的所有節點提供穩定、一致的文件存儲服務，確保整個群集的統一性，可使用 NAS 設備或提供 NFS (Network File System)網絡文件系統共享服務的專用服務器。
共享存儲：可以是數據庫系統，網絡文件系統或分布式文件系統。服務器節點需要動態更新的數據應存儲在基于數據的系統中，當服務器節點并行在數據庫系統中讀寫數據時，數據庫系統可以保證并發數據訪問的一致性。
靜態數據通常保存在網絡文件系統(例如 NFS 和 CIFS)中，以便可以由所有服務器節點共享數據。
但是，單個網絡文件系統的可伸縮性受到限制，例如，單個 NFS / CIFS 只能支持 4 到 8 個服務器的數據訪問。
對于大型集群系統，分布式/集群文件系統可以用于共享存儲，例如 GPFS，Coda 和 GFS，然后共享存儲也可以根據系統需求進行擴展。
LVS 負載均衡的基本原理
Netfilter 的基本原理
在介紹 LVS 負載均衡基本原理之前，先說一下 Netfilter 的基本原理。因為 LVS 是基于 Linux 內核中 Netfilter 框架實現的負載均衡系統。
Netfilter 其實很復雜也很重要，平時說的 Linux 防火墻就是 Netfilter，不過我們操作的還是 iptables，iptables 和 Netfilter 是 Linux 防火墻組合工具，是一起來完成系統防護工作的。
iptables 是位于用戶空間，而 Netfilter 是位于內核空間。iptables 只是用戶空間編寫和傳遞規則的工具而已，真正工作的還是 Netfilter。
兩者間的區別：Netfilter 是內核態的 Linux 防火墻機制，它作為一個通用、抽象的框架，提供了一整套的 hook 函數管理機制，提供數據包過濾、網絡地址轉換、基于協議類型的連接跟蹤的功能，可在數據包流經過程中，根據規則設置若干個關卡(hook 函數)來執行相關操作。
它共設置了 5 個點，包括：
iptable 是用戶層的工具，提供命令行接口，能夠向 Netfilter 中添加規則策略，從而實現報文過濾，修改等功能。
通過下圖我們可以來了解下 Netfilter 的工作機制：
當數據包通過網絡接口進入時，經過鏈路層之后進入網絡層到達PREROUTING，然后根據目標 IP 地址進行查找路由。
如目標 IP 是本機，數據包會傳到 INPUT 上，經過協議棧后根據端口將數據送到相應的應用程序;應用程序將請求處理后把響應數據包發送至 OUTPUT 里，最終通過 POSTROUTING 后發送出網絡接口。
如目標 IP 不是本機，并且服務器開啟了 FORWARD 參數，這時會將數據包遞送給 FORWARD，最后通過 POSTROUTING 后發送出網絡接口。
LVS 的基本原理
LVS 基于 Netfilter 框架，工作在 INPUT 鏈上，在 INPUT 鏈上注冊 ip_vs_in HOOK 函數，進行 IPVS 相關主流程。
詳細原理概述如下：
①當客戶端用戶訪問 www.baidu.com 網站時，用戶訪問請求通過層層網絡，最終通過交換機進入 LVS 服務器網卡進入內核空間層。
②進入 PREROUTING 后通過查找路由，確定訪問目的 VIP 是本機 IP 地址的話，數據包將進入 INPUT 鏈中。
③因為 IPVS 工作在 INPUT 鏈上，會根據訪問的 VIP 和端口判斷請求是否為 IPVS 服務，是的情況下，則調用注冊的 IPVS HOOK 函數，進行 IPVS 相關流程，并強制修改數據包的相關數據，并將數據包發往 POSTROUTING 鏈中。
④POSTROUTING 鏈收到數據包后，將根據目標 IP 地址服務器，通過路由選路，將數據包最終發送至后端真實服務器中。
上面就是我們所介紹的 LVS 的工作原理，那么 LVS 負載均衡還包括三種工作模式，且每種模式工作原理都有所不同，適用于不同應用場景，其最終目的都是能實現均衡的流量調度和良好的擴展性。
LVS 負載均衡的三種工作模式
群集的負載調度技術，可基于 IP、端口、內容等進行分發，其中基于 IP 的負載均衡是效率最高的。
基于 IP 的負載均衡模式，常見的有地址轉換(NAT)、IP 隧道(TUN)和直接路由(DR)三種工作模式。
NAT 模式
地址轉換：Network Address Translation，簡稱：NAT 模式，類似于防火墻的私有網絡結構，負載調度器作為所有服務器節點的網關，作為客戶機的訪問入口，也是各節點回應客戶機的訪問出口，服務器節點使用私有 IP 地址，與負載調度器位于同一個物理網絡，安全性要優于其他兩種方式。
NAT 實現原理過程如下：
①客戶端發出的請求數據包經過網絡到達 LVS 網卡，數據包源 IP 為 CIP，目的 IP 為 VIP。
②然后進入 PREROUTING 鏈中，根據目的 IP 查找路由，確定是否為本機 IP 地址，隨后將數據包轉發至 INPUT 鏈中，源 IP 和 目的 IP 不變。
③到達 LVS 后，通過目的 IP 和目的 PORT 查找是否為 IPVS 服務，如是 IPVS 服務，將會選擇一個 RS 來作為后端服務器，數據包的目的 IP 地址將會修改為 RIP，這時并以 RIP 為目的 IP 去查找路由，確定下一跳及 PORT 信息后，數據包將會轉發至 OUTPUT 鏈中。
④被修改過的數據包經過 POSTROUTING 鏈后，到達 RS 服務器，數據包源 IP 為 CIP，目的 IP 為 RIP。
⑤RS 服務器經過處理后，將會把數據包發送至用戶空間的應用程序，待處理完成后，發送響應數據包，RS 服務器的默認網關為 LVS 的 IP，應用程序將會把數據包轉發至下一跳 LVS 服務器，數據包源 IP 為 RIP，目的 IP 為 CIP。
⑥LVS 服務器收到 RS 服務器響應的數據包后，查找路由，目的 IP 不是本機 IP并且 LVS 服務器開啟了 FORWARD 模式，會將數據包轉發給它，數據包不變。
⑦LVS 服務器收到響應數據包后，根據目的 IP 和 目的 PORT 查找相應的服務，這時，源 IP 為 VIP，通過查找路由，確定下一跳信息并將數據包發送至網關，最終回應給客戶端用戶。
NAT 模式的優點：
NAT 模式的缺點：
NAT 模式的使用場景：對 Windows 操作系統的用戶比較友好，使用 LVS ，必須選擇 NAT 模式。
TUN 模式
IP 隧道：IP Tunnel，簡稱：TUN 模式，采用開放式的網絡結構，負載調度器作為客戶機的訪問入口，各節點通過各自的 Internet 連接直接回應給客戶機，而不經過負載調度器，服務器節點分散在互聯網中的不同位置，有獨立的公網 IP 地址，通過專用 IP 隧道與負載調度器相互通信。
TUN 實現原理過程如下：
①客戶端發送數據包經過網絡后到 LVS 網卡，數據包源 IP 為 CIP，目的 IP 為 VIP。
②進入 PREROUTING 鏈后，會根據目的 IP 去查找路由，確定是否為本機 IP，數據包將轉發至 INPUT 鏈中，到 LVS，源 IP 和 目的 IP 不變。
③到 LVS 后，通過目的 IP 和目的 PORT 查找是否為 IPVS 服務，如是 IPVS 服務，將會選擇一個 RS 后端服務器， 源 IP 為 DIP，目標 IP 為 RIP，數據包將會轉發至 OUTPUT 鏈中。
④數據包根據路由信息到達 LVS 網卡，發送至路由器網關，最終到達后端服務器。
⑤后端服務器收到數據包后，會拆掉最外層的 IP 地址后，會發現還有一層 IP 首部，源 IP 為 CIP，目的 IP 為 VIP，TUNL0 上配置 VIP，查找路由后判斷為本機 IP 地址，將會發給用戶空間層的應用程序響應后 VIP 為源 IP，CIP 為目的 IP 數據包發送至網卡，最終返回至客戶端用戶。
TUN 模式的優點：
TUN 模式的缺點：
TUN 模式的使用場景：如對轉發性要求較高且具有跨機房需求的，可選擇 TUN 模式。
DR 模式
直接路由：Direct Routing，簡稱 DR 模式，采用半開放式的網絡結構，與 TUN 模式的結構類似，但各節點并不是分散在各個地方，而是與調度器位于同一個物理網絡，負載調度器與各節點服務器通過本地網絡連接，不需要建立專用的 IP 隧道。它是最常用的工作模式，因為它的功能性強大。
DR 實現原理過程如下：
①當客戶端用戶發送請求給 www.baidu.com 網站時，首先經過 DNS 解析到 IP 后并向百度服務器發送請求，數據包經過網絡到百度 LVS 負載均衡服務器。
這時到達 LVS 網卡時的數據包包括：源 IP 地址(客戶端地址)、目的 IP 地址(百度對外服務器 IP 地址，也就是 VIP)、源 MAC 地址(CMAC / LVS 連接路由器的 MAC 地址)、目標 MAC 地址(VMAC / VIP 對應的 MAC 地址)。
②數據包到達網卡后，經過鏈路層到達 PREROUTING 鏈，進行查找路由，發現目的 IP 是 LVS 的 VIP，這時就會發送至 INPUT 鏈中并且數據包的 IP 地址、MAC 地址、Port 都未經過修改。
③數據包到達 INPUT 鏈中，LVS 會根據目的 IP 和 Port(端口)確認是否為 LVS 定義的服務。
如是定義過的 VIP 服務，會根據配置的服務信息，從 RealServer 中選擇一個后端服務器 RS1，然后 RS1 作為目標出方向的路由，確定下一跳信息及數據包通過具體的哪個網卡發出，最好將數據包通過 INET_HOOK 到 OUTPUT 鏈中。
④數據包通過 POSTROUTING 鏈后，目的 MAC 地址將會修改為 RealServer 服務器 MAC 地址(RMAC)源 MAC 地址修改為 LVS 與 RS 同網段的 IP 地址的 MAC 地址(DMAC)此時，數據包將會發至 RealServer 服務器。
⑤數據包到達 RealServer 服務器后，發現請求報文的 MAC 地址是自己的網卡 MAC 地址，將會接受此報文，待處理完成之后，將響應報文通過 lo 接口傳送給 eth0 網卡然后向外發出。
此時的源 IP 地址為 VIP，目標 IP 為 CIP，源 MAC 地址為 RS1 的 RMAC，目的 MAC 地址為下一跳路由器的 MAC 地址(CMAC)，最終數據包通過 RS 相連的路由器轉發給客戶端。
DS 模式的優點：
DS 模式的缺點：
DS 模式的使用場景：對性能要求高的，可首選 DR 模式，還可透傳客戶端源 IP 地址。
NAT 模式：只需一個公網 IP 地址，是最易用的一種負載均衡模式，安全性較好。
TUN 模式 和 DR 模式：負載能力強大、適用范圍廣、節點安全性較差。
LVS 的十種負載調度算法
LVS 的十種負載調度算法如下：
①輪詢：Round Robin，將收到的訪問請求按順序輪流分配給群集中的各節點真實服務器中，不管服務器實際的連接數和系統負載。
②加權輪詢：Weighted Round Robin，根據真實服務器的處理能力輪流分配收到的訪問請求，調度器可自動查詢各節點的負載情況，并動態跳轉其權重，保證處理能力強的服務器承擔更多的訪問量。
③最少連接：Least Connections，根據真實服務器已建立的連接數進行分配，將收到的訪問請求優先分配給連接數少的節點，如所有服務器節點性能都均衡，可采用這種方式更好的均衡負載。
④加權最少連接：Weighted Least Connections，服務器節點的性能差異較大的情況下，可以為真實服務器自動調整權重，權重較高的節點將承擔更大的活動連接負載。
⑤基于局部性的最少連接：LBLC，基于局部性的最少連接調度算法用于目標 IP 負載平衡，通常在高速緩存群集中使用。
如服務器處于活動狀態且處于負載狀態，此算法通常會將發往 IP 地址的數據包定向到其服務器;如果服務器超載(其活動連接數大于其權重)，并且服務器處于半負載狀態，則將加權最少連接服務器分配給該 IP 地址。
⑥復雜的基于局部性的最少連接：LBLCR，具有復雜調度算法的基于位置的最少連接也用于目標 IP 負載平衡，通常在高速緩存群集中使用。
與 LBLC 調度有以下不同：負載平衡器維護從目標到可以為目標提供服務的一組服務器節點的映射。對目標的請求將分配給目標服務器集中的最少連接節點。
如果服務器集中的所有節點都超載，則它將拾取群集中的最少連接節點，并將其添加到目標服務器群中;如果在指定時間內未修改服務器集群，則從服務器集群中刪除負載最大的節點，以避免高度負載。
⑦目標地址散列調度算法：DH，該算法是根據目標 IP 地址通過散列函數將目標 IP 與服務器建立映射關系，出現服務器不可用或負載過高的情況下，發往該目標 IP 的請求會固定發給該服務器。
⑧源地址散列調度算法：SH，與目標地址散列調度算法類似，但它是根據源地址散列算法進行靜態分配固定的服務器資源。
⑨最短延遲調度：SED，最短的預期延遲調度算法將網絡連接分配給具有最短的預期延遲的服務器。
如果將請求發送到第 i 個服務器，則預期的延遲時間為(Ci +1)/Ui，其中 Ci 是第 i 個服務器上的連接數，而 Ui 是第 i 個服務器的固定服務速率(權重) 。
⑩永不排隊調度：NQ，從不隊列調度算法采用兩速模型。當有空閑服務器可用時，請求會發送到空閑服務器，而不是等待快速響應的服務器。
如果沒有可用的空閑服務器，則請求將被發送到服務器，以使其預期延遲最小化(最短預期延遲調度算法)。
LVS 涉及相關的術語及說明
上述內容中涉及到很多術語或縮寫，這里簡單解釋下具體的含義，便于理解：
總結
回顧下，通過本文你可學習到什么是 LVS、為什么要用 LVS、LVS 的組成及工作原理等。
參考文獻：
*請認真填寫需求信息，我們會在24小時內與您取得聯系。
