Linux集群--lvs

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Linux集群--lvs相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

下面介绍的是Linux集群


一、Linux集群基础

1、Linux集群类型:LB、HA、HP、DS

(1)、LB:负载均衡集群

  缺陷:单点故障,其调度器会成为性能瓶颈

(2)、HA:高可用集群

  平均无故障时间(MTBF)、平均故障修复时间(MTTR)。

  有效值==MTBF/(MTBF+MTTR) -------------提高可用性公式

(3)、HP:高性能集群

(4)、DS:分布式系统集群

  功能:分布式处理、分布式存储


2、Linux集群调度器:硬件(F5)、软件(lvs)。


3、负载均衡

(1)、传输层的负载均衡:四层交换

  应用协议工具:lvs、nginx、haproxy

(2)、应用层的负载均衡:七层交换

  应用协议工具:httpd、nginx、haproxy

(3)、FastCGI负载均衡:------------性能好,没httpd稳定

  应用协议工具:httpd、nginx

(4)、mysql的负载均衡:

  管理工具:mysql-proxy



二、lvs --------------Linux虚拟服务器

虚拟服务器:vs ------------调度器

真实服务器:rs(Real Server)----------后端服务器


CIP:客户端 ip,请求发送方 ip地址

VIP:虚拟服务器 ip,客户端访问的地址

DIP:调度器 ip

RIP:真实服务器的 ip


1、lvs基础

lvs是基于套接字(ip:port)来实现数据分发的。lvs,根据目标套接字,调度数据报文到后端真实服务器(rs)上,调度时,通过不同的算法来调度响应的服务器。


lvs使用的调度规则链:INPUT

iptables 和 lvs 的规则,不能同时使用,至少INPUT规则链不能同时使用。


lvs 的内核组件:ipvs ----------接收 ipvsadm 的管理命令,支持TCP、UDP、SCTP、AH、ESP、AH_ESP协议

      用户空间工具为:ipvsadm ------------集群服务和 rs 管理


2、lvs的集群类型:lvs-nat、lvs-dr、lvs-tunnel。

(1)、lvs-nat -----------多目标IP地址的DNAT

  client ---------> DIP ---------- >RIP ------------> RS(目标地址、目标端口)

                  (同一网段、私有IP)


  具体步骤:

  client ------> VIP --------> INPUT ------> DIP ------> RIP ------>RS


  lvs-nat:(注意)

  1、RIP和DIP在同一个网段,并应该是私有IP地址,RS的网关指向DIP。

  2、请求报文和响应报文,都必须通过director转发器转发,易引发性能瓶颈、单点故障。

  3、可以实现端口重定向,即VIP、DIP端口号可以不同。

  4、vs必须是Linux系统,而RS可以是任意的操作系统。



(2)、lvs-dr(默认类型) ----------重要

  dr:直接路由(注意判断网关)----------------响应报文不经过转发器


  具体步骤:

  client -------> 路由器 ----------> 交换机 ---------> VS -----------> RS ---------------> 交换机 -------->路由器 ---------> client                   (RIP、DIP同一网段)


  lvs-dr:(注意)

  1、通过对请求报文封装一个数据链路层首部(MAC地址)。

  2、重新封装的源MAC地址,是DIP所在网络的MAC地址。

               目的MAC地址,是调度选出来的RS的RIP接口的MAC地址。

  3、源IP地址和源PORT,目的IP地址和目的PORT,在整个报文转发过程中保持不变

  4、交换机 -------> VS:将目标地址为VIP的报文发往VS,方法:在路由器上静态绑定IP地址和MAC地址。

    交换机 --------> RS:交换机到RS的方法,有两种:在RS上使用arptables,RS的内核参数(arp_announce、arp_ignore)

  5、不支持端口重定向

  6、RS为Linux

  7、RS上必须配置RIP和VIP,并且VIP应该配置在lo接口的lable上



(3)、lvs-tun ----------只经过一次VS

  tunnel:隧道封装,VS和RS之间的数据传输。

          不修改请求报文的ip首部(CIP/VIP),而是在之外再封装一个IP首部(DIP/RIP)。

  具体步骤:        

  client ----------> VS --------> RS ---------> client(只经过一次VS)


  lvs-tun:(注意)

  1、CIP,VIP,DIP,RIP都应该是公有IP地址

  2、RS的网关无法指向DIP,因此响应报文不会经过Director转发,而是直接发往CIP

  3、不支持端口重定向

  4、RS必须支持隧道协议

  5、RS上必须配置RIP和VIP



(4)、lvs-fullnat -----------非标准类型(VS的开销更大,但可增加一定的安全性)

  同时修改请求报文的源IP地址、目的IP地址,实现报文转发。

  CIP --------->DIP

  VIP --------->RIP

  即:CIP/VIP -------> DIP/RIP


  lvs-fullnat:(注意)

  1、CIP、VIP为公有地址,DIP、RIP为私有地址。DIP、RIP可不在同一网段。

  2、RS对收到的请求报文的响应报文的目的地址是DIP,所以请求报文和响应报文都必须经过Director

  3、支持端口重定向



3、lvs的调度算法

根据是否与RS的负载状态有关,分为:静态算法(无关)、动态算法(有关)。

(1)、静态算法:与算法本身有关

    RR:轮询算法

    WRR:加权轮询算法

    SH:源地址哈希算法(源地址绑定)

    DH:目标地址哈希(正向代理服务器) ---------缓存方式实现


(2)、动态算法:与RS当前负载状态有关,RS的负载:Overhead。

    LC:最少连接数算法(选择Overhead值小的)------------存在【起点问题】

   *WLC(默认算法):加权最小连接算法 -------------存在【起点问题】

    SED:最短期望延迟算法 -------------解决了起点问题,存在【连续请求问题】

    NQ:无序列排队算法 ------------开始据RS权重依次分配一个,保证一个活动连接,然后再SED

    LBLC:基于本地的最少连接数算法 ----------------动态DH(正向代理)

    LBLCR:带有复制功能的LBLC算法 ------------带复制的动态DH(正向代理)


以上是关于Linux集群--lvs的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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