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1/什么是LVS
linux virtural server的简称#xff0c;也就是linxu虚拟机服务器#xff0c;使用lvs可以达到的技术目标是#xff1a;通过linux达到负载均衡技术和linux操作系统实现一个高性能高可用的linux服务器集群#xff0c;他具有良好的可靠性#xff0…# LVS的概述
1/什么是LVS
linux virtural server的简称也就是linxu虚拟机服务器使用lvs可以达到的技术目标是通过linux达到负载均衡技术和linux操作系统实现一个高性能高可用的linux服务器集群他具有良好的可靠性可延展性和可操作性从而以低廉的成本实现最优的性能Lvs是一个实现负载均衡集群开源软件项目lvs从逻辑上可以分为调度层
server集群层和共享存储。
2、LVS调度算法
# 静态调度算法
1)轮询RR 轮询**
调度器通过轮叫调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上它均等地对待每一台服务器而不管服务器上实际的连接数和系统负载。
2)加权轮询
WRR 加权轮询**
调度器通过加权轮叫调度算法根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求。 这样可以保证处理能力强的服务器处理更多的访问流量。调度器 可以自动问询真实服务器的负载情况并动态地调整其权值。
3)目标地址hash
DH 目标地址hash**
算法也是针对目标IP地址的负载均衡但它是一种静态映射算法通过一个散列Hash函数将一个目标IP地址映射到一台服务器。目标地址散列调度算法先根据请求的目标IP地址作为散列键Hash Key从静态分配的散列表找出对应的服务器若该服务器
是可用的且未超载将请求发送到该服务器否则返回空。
4)源地址hash
SH 源地址hash**
算法正好与目标地址散列调度算法相反它根据请求的源IP地址作为散列键Hash Key从静态分配的散列表找出对应的服务器若该服务器是 可用的且未超载将请求发送到该服务器否则返回空。
它采用的散列函数与目标地址散列调度算法的相同。除了将请求的目
标IP地址换成请求的源IP地址外它的算法流程与目标地址散列调
度算法的基本相似。在实际应用中源地址散列调度和目标地址散列
调度可以结合使用在防火墙集群中它们可以保证整个系统的唯一出
入口。
# 动态调度算法
1)Lc最少链接
调度器通过最少连接调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上。 如果集群系统的真实服务器具有相近的系统性能采用最小连接调度算法可以较好地均衡负载。
2)wlc加权最少链接
在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下调度器采用加权最少链接调度算法优化负载均衡性能具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况并动态地调整其权值。
3)sed最少期望延迟
基于wlc算法举例说明ABC三台机器分别权重123连接数也分别是123name如果使用WLC算法的话一个新请求 进入时他可能会分给ABC中任意一个使用SED算法后会进行这样一个运算。
A:(11)/2
B:(12)/2
C:(13)/3
根据运算结果把连接交给C
4)nq从不排队调度算法
无需列队如果有台realserver的连接数0 就直接分配过去不需要进行sed运算
5) lblc基于本地最少链接
基于局部性的最少链接 调度算法是针对目标IP地址的负载均衡目前主要用于Cache集群系统。该算法根据请求的目标IP地址找出该 目标IP地址最近使用的服务器若该服务器 是可用的且没有超载将请求发送到该服务器若服务器不存在或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载则用最少链接的原则选出一个可用的服务器将请求发送到该
服务器。
6)lblcr带复制的基于本地的最少链接
带复制的基于局部性最少链接调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡目前主要用于Cache集群系统。它与LBLC算法的不同 之处是它要维护从一个 目标IP地址到一组服务器的映射而LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务器组按最小连接原则从服务器组中选出一台服务器若服务器没有超载将请求发送到该服务器若服务器超载则按最小连接原则从这个集群中选出一 台服务器 将该服务器加入到服务器组中将请求发送到该服务器。同时当该服务器组有一段时间没有被修改 将最忙的服务器从服务器组中删除以降低复制的程度。
3、LVS的工作原理
1)当用户向负载均衡调度器director server发起请求调度器将请求发往内核空间
2)prerouting链首先会接受到用户请求判断目标ip确定是本机ip将数据包发往input链
3)IPVS是工作在input链上的当用户请求到达input时ipvs会将用户请求和自己定义好的集群服务器进行比对如果用户请求就是定义的集群服务那么此时ipvs会强行修改数据包里的目标ip地址以及端口并将新的数据包发往POSTROUTING链
4)POSTROUTING链接收到数据包后发现目标ip地址刚好是自己的后端服务器那么通过选路将数据包最终发送给后端服务器。
4、组成以及相关术语
1)组成
ipvsip virtual server,一段代码工作在内核空间ipvs是真正生效实现调度的代码
ipvsadm另一段是工作在用户空间ipvsadm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正的服务器real server类似nginx中的upstrean
lvs组成ipvsipv(内核负载均衡调度代码)sadmipvs管理器负责均衡提供集群后端服务等信息
2)术语 DS DIrector Server 前端负责均衡节点负载均衡服务器RS real server 后端真实工作服务器web服务器 vip向外部直接面向用户请求作为用户请求的目标ip地址负载均衡的ip地址提供给用户
DIP Director Server Ip 和内部主机通讯的ip地址负责与Real Server交互的内部Ip
RIP Real Server Ip 后端服务器ip地址
CIP client IP 访问客户端ip地址
4、三种工作模式
1)LVS-NAT模式
2)LVS-DR模式
3)Lvs-Tun模式隧道模式
5、NAT 工作原理及特性 1)Rs应该是私有地址Rs网关必须指向DIP即要求DIP和RIP必须在同一个网段内
2)请求和响应报文都应该经过Director Server高负载场景中Director Server容易成为性能瓶颈
3)支持端口映射
4)Rs可是使用任意操作系统
5)lvs-nt模式优点是配置简单缺点是请求和响应都必须经过ds容易成为性能瓶颈希望有这样的模式请求的时候使用input链进行负载均衡响应的时候不要经过ds直接由rs响应给客户端。在nat模式的时候请求vip接收vip的响应构想一种请求vip接受rip响应但这是不允许的。于是便出现了DR模式。
NAT模式的搭建实战 主机名 功能 ds01 Director-serrver,ntp 内网dip(192.168.2.206) 外网vip(192.168.11.94) web Real-server web1(192.168.2.200) web2(192.168.2.201)
# 环境准备
# 配置vip虚拟网卡
web1的配置
[rootweb1 ~]#systemctl status firewalld
[rootweb1 ~]#setenforce 0
[rootweb1 ~]#yum -y install nginx
[rootweb1 ~]#echo i am web1 /usr/share/nginx/html/index.html
[rootweb1 ~]#nginx
[rootweb1 ~]#curl 192.168.2.200
i am web1 web2的配置
[rootweb2 ~]#yum -y install nginx
[rootweb2 ~]#echo i am web2 /usr/share/nginx/html/index.html
[rootweb2 ~]#yum list installed|grep nginx
nginx.x86_64 1:1.20.1-10.el7 epel
nginx-filesystem.noarch 1:1.20.1-10.el7
[rootweb2 ~]#nginx epel
[rootweb2 ~]# curl 192.168.2.201
i am web2
ds01的配置
1、添加一块网卡设置桥接模式并且桥接到有网的适配器中此时在虚拟主机中使用ifconfig无法找到新的网卡。 2、此时只能使用ip a s指令查看到新的ens36网卡没有路由
[rootds01 ~]# ip a s
1: lo: LOOPBACK,UP,LOWER_UP mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000 link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 inet 127.0.0.1/8 scope host lo valid_lft forever preferred_lft forever inet6 ::1/128 scope host valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000 link/ether 00:0c:29:f9:95:19 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 192.168.2.206/24 brd 192.168.2.255 scope global noprefixroute ens33 valid_lft forever preferred_lft forever inet6 fe80::5197:3f3c:567d:1e19/64 scope link noprefixroute valid_lft forever preferred_lft forever inet6 fe80::b496:4fc:9c02:9127/64 scope link tentative noprefixroute dadfailed valid_lft forever preferred_lft forever
3: ens36: BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000 link/ether 00:0c:29:f9:95:23 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
[rootds01 ~]# cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens36
3、编辑网卡配置生成uuid重启network服务
[rootds01 ~]# uuidgen
87bd5ff3-52fb-49ce-9299-861b1132b23f
[rootds01 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens36
TYPEEthernet
BOOTPROTOnone
NAMEens36
UUID87bd5ff3-52fb-49ce-9299-861b1132b23f
DEVICEens33
ONBOOTyes
IPADDR192.168.11.94
[rootds01 ~]#systemctl restart network
4、配置ipvs规则
# 查看所有的规则如果已经配置好规则重启之后也就没有了
[rootds01 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags - RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
# 添加ipvs规则
[rootds01 ~]# ipvsadm -A -t 192.168.11.94:80 -s r [rootds01 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.11.94:80 -r 192.168.2.200:80 -m 【公网ip】
[rootds01 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.11.94:80 -r 192.168.2.201:80 -m 【公网ip】
[rootds01 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags - RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.11.94:80 rr - 192.168.2.200:80 Masq 1 0 0 - 192.168.2.201:80 Masq 1 0 0
# ip转发
[rootds01 ~]# vim /etc/sysctl.conf
[rootds01 ~]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward 1
# 临时修改web1和web2的网关(重启后失效)网关必须真实主机(rs ip)指向dip(调度器的对内ip192.168.2.206)因为dip是作为网关存在的
[rootweb1 ~]# yum -y install net-tools.x86_64
[rootweb1 ~]# route del default
[rootweb1 ~]# route add default gw 192.168.2.206
[rootweb2 ~]# route del default
[rootweb2 ~]# route add default gw 192.168.2.206
扩展NAT模式的脚本
ds脚本
#!/bin/bash
#配置网卡
echo TYPEEthernet /etc/sysconfig/network
scripts/ifcfg-ens36
echo BOOTPROTOnone /etc/sysconfig/network
scripts/ifcfg-ens36
read -p router name: router_name
echo NAME$rount_name /etc/sysconfig/network
scripts/ifcfg-ens36
uuidkey$( uuidgen )
echo UUID$uuidkey /etc/sysconfig/network
scripts/ifcfg-ens36 /etc/sysconfig/network
scripts/ifcfg-ens36echo DEVICE$rount_name /etc/sysconfig/network
scripts/ifcfg-ens36
echo ONBOOTyes /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg
ens36
echo IPADDR192.168.10.100 /etc/sysconfig/network
scripts/ifcfg-ens36
systemctl restart network
#安装ipvsadm
yum list installed|grep ipvsadm
if[ $? -ne 0 ];then
yum -y install ipvsadm
fi
#配置规则
read -p vip: vip
read -p port: port
read -p rule: s
ipvsadm -A -t $vip:$port -s $s
# ip forward
echo net.ipv4.ip_forward1 /etc/sysctl.conf
sysctl -p
rs脚本
#!/bin/bash
read -p dip: dip
# 设置网关
route del default
route add defualt gw $dip
DR模式的搭建实战
# 环境准备
主机准备 主机名 功能 dr调度器 Director-serrver,ntp 内网dr(192.168.2.207) 外网vip(192.168.2.208) web Real-server web1(192.168.2.200) web2(192.168.2.201)
2、说明
1)优点DR模式性能更优回路不经过ds
2)为了解决ip地址不兼容问题需给三台主机都配置vip需弱化web1和web2两台主机的vip保证客户端虽然广播式发送arp请求寻找vip但只希望得到ds主机的响应即需要对rs的vip进行抑制(将rs的vip绑定点lo回路网卡上)让ds的vip接收请求rs的vip不接受请求。
3)ds和rs为了保证用户响应都要求配置统一的ip
4)由于rs是直接响应client网关一定不能设置为ds的ip
# 在ds主机的ens33上挂一个vip(192.168.2.208)
[rootdr ~]# ifconfig ens33:0 192.168.2.208 broadcast 192.168.2.208 netmask 255.255.255.255 up
[rootdr ~]# ip a
.....
2: ens33: BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000 link/ether 00:0c:29:e4:c6:0b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.2.207/24 brd 192.168.2.255 scope global noprefixroute ens33 【dip】 valid_lft forever preferred_lft forever
inet 192.168.2.208/32 brd 192.168.2.208 scope global ens33:0 【vip】,通用此vip和rs上的vip相同
# 添加主机路由保证其也能接收数据包
[rootdr ~]# route add -host 192.168.2.208 dev ens33:0
具体配置
ds上的配置
# 安装ipvsadm
[rootdr ~]# yum -y install ipvsadm.x86_64
[rootdr ~]# ipvsadm -Ln # 查看是否存在规则
IP Virtual Server version 1.2.1 (size4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags - RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
[rootdr ~]# ipvsadm -C # 清空之前的规则
[rootdr ~]# ipvsadm -A -t 192.168.2.208:80 -s rr
[rootdr ~]# ipvsadm -a -t 192.168.2.208:80 -r 192.168.2.200:80 -g # -g 网关路由 【vip】 【web1】
[rootdr ~]# ipvsadm -a -t 192.168.2.208:80 -r 192.168.2.201:80 -g 【vip】 【web2】
# 设置规则
注意!!!rs不再需要指定端口dr不支持端口映射vip上是80端口-m nat -g gateway
RS(web1、web2)上的配置
# 在lo结构上挂载一个vip编写配置文件或编写脚本实现抑制rs的vip接受请求
[rootweb1 ~]# ifconfig lo:0 192.168.2.208 broadcast 192.168.2.208 netmask 255.255.255.255 up
# 设置主机路由
[rootweb1 ~]# route add -host 192.168.2.208 dev lo:0
[rootweb1 ~]# vim /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
[rootweb1 ~]# vim arp.sh
#!/bin/bash
ifconfig lo:0 192.168.2.208 broadcast 192.168.2.208 netmask 255.255.255.255 up
route add -host 192.168.2.208 dev lo:0
echo 1 /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 2 /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 1 /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
[rootweb1 ~]# source arp.sh
# 生成脚本传给web2主机
[rootweb1 ~]# ls
anaconda-ks.cfg arp_ignore~ arp.sh soft
[rootweb1 ~]# scp arp.sh root192.168.2.201:~
[rootweb2 ~]# ls
anaconda-ks.cfg arp.sh soft
[rootweb2 ~]# source arp.sh
# 启动nginx服务做测试查看状态注意跟nat模式不同不能直接在dr主机上使用curl http://192.168.2.208进行访问
[rootweb1 ~]# nginx
[rootweb1 ~]# curl 192.168.2.200
i am web1
[rootweb2 ~]# nginx
[rootweb2 ~]# curl 192.168.2.201
i am web2
[rootdr ~]# ipvsadm -Ln --stats
IP Virtual Server version 1.2.1 (size4096)
Prot LocalAddress:Port Conns InPkts OutPkts InBytes OutBytes - RemoteAddress:Port
TCP 192.168.2.208:80 2 4 0 240 0 - 192.168.2.200:80 1 2 0 120 0 - 192.168.2.201:80 1 2 0 120 0
扩展dr模式的脚本
ds脚本
#!/bin/bash
#在ens33上挂载一个ip地址
read -p vip: vip
read -p mac: mac
read -p num num
ifconfig $mac:$num $vip broadcast $vip netmask
255.255.255.255
# 主机路由
route add -host $vip dev $mac:$num
#安装ipvsadm
yum list installed|grep ipvsadm
if [ $? -ne 0 ] ; then
yum -y install ipvsadm
fi
#配置规则不需要设置ip_forword
ipvsadm -C
read -p rule: rule
read -p port: port
ipvsadm -A -t $vip:$port -s $rule
read -p rip1: rip1
ipvsadm -a -t $vip:$port -r $rip1 -g
read -p rip2: rip2
ipvsadm -a -t $vip:$port -r $rip2 -g
rs脚本
#!/bin/bash
#在ens33上挂载一个ip地址
read -p vip: vip
read -p mac: mac
read -p num num
ifconfig $mac:$num $vip broadcast $vip netmask
255.255.255.255
# 主机路由
route add -host $vip dev $mac:$num
echo 1 /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 2 /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 1 /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
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