负载均衡集群介绍及LVS介绍调度算法 LVS NAT模式搭建

Posted 2020-12-02

一、 负载均衡集群介绍

实现负载均衡主流开源软件LVS、keepalived、haproxy、nginx等

1）、其中LVS属于4层（网络OSI 7层模型），nginx属于7层，haproxy既可以认为是4层，也可以当做7层使用

2）、 keepalived的负载均衡功能其实就是lvs

3）、 lvs这种4层的负载均衡是可以分发除80外的其他端口通信的，比如mysql的，而nginx仅仅支持http，https，mail，haproxy也支持MySQL这种

4）、相比较来说，LVS这种4层的更稳定，能承受更多的请求，而nginx这种7层的更加灵活，能实现更多的个性化需求

二、 LVS介绍

1）、 LVS是由中国人章文嵩开发，是世界著名的软件， 流行度不亚于apache的httpd，基于TCP/IP做的路由和转发，稳定性和效率很高
2）、 LVS最新版本基于Linux内核2.6，有好多年不更新了
3）、 LVS有三种常见的模式：NAT、DR、IP Tunnel
4）、LVS架构中有一个核心角色叫做分发器（Load balance），它用来分发用户的请求，还有诸多处理用户请求的服务器（Real Server，简称rs）
5）、LVS NAT模式
这种模式借助iptables的nat表来实现， 用户的请求到分发器后，通过预设的iptables规则，把请求的数据包转发到后端的rs上去，rs需要设定网关为分发器的内网ip，用户请求的数据包和返回给用户的数据包全部经过分发器，所以分发器成为瓶颈,一般只能带10台机器左路；
在nat模式中，只需要分发器有公网ip即可，所以比较节省公网ip资源

6)、LVS IP Tunnel模式
这种模式，需要有一个公共的IP配置在分发器和所有rs上，我们把它叫做vip
客户端请求的目标IP为vip，分发器接收到请求数据包后，会对数据包做一个加工，会把目标IP改为rs的IP，这样数据包就到了rs上
rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，因为所有rs上配置了这个vip，所以它会认为是它自己

7、LVS DR模式
这种模式，也需要有一个公共的IP配置在分发器和所有rs上，也就是vip
和IP Tunnel不同的是，它会把数据包的MAC地址修改为rs的MAC地址
rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，因为所有rs上配置了这个vip，所以它会认为是它自己。

三、LVS调度算法

1）、轮询 Round-Robin rr
用户请求过来，它均衡的把请求分发到rs上。
2）、加权轮询 Weight Round-Robin wrr
比RR多一个权重，权重越高分配的请求数越多。
3）、最小连接 Least-Connection lc
把新的请求发送到最小连接的rs上面。
4）、加权最小连接 Weight Least-Connection wlc

5）、 基于局部性的最小连接 Locality-Based Least Connections lblcNAT模式搭建 – 准备工作
6）、带复制的基于局部性最小连接 Locality-Based Least Connections with Replication lblcr
7）、目标地址散列调度 Destination Hashing dh
8）、 源地址散列调度 Source Hashing sh

四、 LVS NATNAT模式搭建

1）、 准备工作
三台机器
分发器，也叫调度器（简写为dir）
三台机器
分发器，也叫调度器（简写为dir）
内网：1.31，外网：189.89（vmware仅主机模式）
rs1
内网：1.12，设置网关为1.2
rs2
内网：1.29，设置网关为1.2
三台机器上都执行执行
systemctl stop firewalld; systemc disable firewalld
systemctl start iptables-services; iptables -F; service iptables save
2）、在dir上安装ipvsadm
yum install -y ipvsdam
在dir上编写脚本，vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh//内容如下

#! /bin/bash
#director 服务器上开启路由转发功能
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
 #关闭icmp的重定向
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects
#注意区分网卡名字，阿铭的两个网卡分别为ens33和ens37
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens33/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens37/send_redirects
#director 设置nat防火墙
iptables -t nat -F
iptables -t nat -X
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.133.0/24  -j MASQUERADE
#director设置ipvsadm
IPVSADM=‘/usr/sbin/ipvsadm‘
$IPVSADM -C
$IPVSADM -A -t 192.168.147.144:80 -s wlc -p 3
$IPVSADM -a -t 192.168.147.144:80 -r 192.168.133.132:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 192.168.147.144:80 -r 192.168.133.133:80 -m -w 1

NAT模式效果测试
两台rs上都安装nginx
设置两台rs的主页，做一个区分，也就是说直接curl两台rs的ip时，得到不同的结果
浏览器里访问192.168.142.147，多访问几次看结果差异