LVS四种工作模式搭建与十种调度算法

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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LVS四种工作模式搭建与十种调度算法相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

LVS概念

lvs集群类型中的术语：

VS：Virtual Server，Director Server(DS) Dispatcher(调度器)，Load Balancer
RS：Real Server(lvs), upstream server(nginx) backend server(haproxy)
CIP：Client IP
VIP: Virtual serve IP VS外网的IP
DIP: Director IP VS内网的IP
RIP: Real server IP 访问流程：CIP <--> VIP == DIP <--> RIP

lvs集群的类型

lvs集群的类型： lvs-nat：修改请求报文的目标IP,多目标IP的DNAT
lvs-dr：操纵封装新的MAC地址
lvs-tun：在原请求IP报文之外新加一个IP首部
lvs-fullnat：修改请求报文的源和目标IP

lvs-nat模式

本质是多目标IP的DNAT，通过将请求报文中的目标地址和目标端口修改为某挑出的RS的RIP和PORT实现转发
（1）RIP和DIP应在同一个IP网络，且应使用私网地址；RS的网关要指向DIP
（2）请求报文和响应报文都必须经由Director转发，Director易于成为系统瓶颈
（3）支持端口映射，可修改请求报文的目标PORT
（4）VS必须是Linux系统，RS可以是任意OS系统
技术图片

主机 ip1 ip2
Client 172.22.50.100
LVS 172.22.50.200 192.168.64.120
Server1 192.168.64.130 gateway 192.168.64.120 webserver
Server2 192.168.64.140 gateway 192.168.64.120 webserver 
[[email protected] ~]#hostnamectl set-hostname client
[[email protected] ~]#hostnamectl set-hostname LVS
[[email protected] ~]#hostnamectl set-hostname server1
[[email protected] ~]#hostnamectl set-hostname server2

[[email protected] ~]# echo server1 > /var/www/html/index.html
[[email protected] ~]# echo server2 > /var/www/html/index.html

[[email protected] ~]#systemctl start httpd.service
[[email protected] ~]#systemctl start httpd.service

[[email protected] ~]# yum install ipvsadm
[[email protected] ~]#ipvsadm -A -t 172.22.50.200:80
[[email protected] ~]#ipvsadm -a -t 172.22.50.200:80 -r 192.168.64.130 -m -w 3
[[email protected] ~]#ipvsadm -a -t 172.22.50.200:80 -r 192.168.64.140 –m –w 1

开启核心转发功能
[[email protected] ~]#vim /etc/sysctl.conf 
net.ipv4.ip_forward=1
[[email protected] ~]#sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1

[[email protected] ~]#while true; do curl 172.22.50.200 ;sleep 1;done
server1
server2

保存
[[email protected] ~]#ipvsadm-save -n > /etc/sysconfig/ipvsadm
[[email protected] ~]#systemctl start ipvsadm
[[email protected] ~]#systemctl enable ipvsadm.service

开启https

[[email protected] ~]# yum install mod_ssl
[[email protected] ~]# systemctl restart httpd
[[email protected] ~]#ipvsadm -A -t 172.22.50.200:443
[[email protected] ~]#ipvsadm -a -t 172.22.50.200:443 -r 192.168.64.130 -m -w 3
[[email protected] ~]#ipvsadm -a -t 172.22.50.200:443 -r 192.168.64.140 –m –w 1

LVS-DR

技术图片

主机 ip1 ip2
Client 172.22.50.100 gateway172.22.143.144
router 172.22.143.144 192.168.64.150
LVS 172.22.50.200 192.168.64.120 gateway 192.168.64.150
Server1 192.168.64.130 gateway 192.168.64.120 webserver VIP192.168.64.200
Server2 192.168.64.140 gateway 192.168.64.120 webserver VIP192.168.64.200 
router开启核心转发功能
[[email protected] ~]#vim /etc/sysctl.conf 
net.ipv4.ip_forward=1
[[email protected]~]#sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1

[[email protected] ~]#traceroute 192.168.64.130
traceroute to 192.168.64.130 (192.168.64.130), 30 hops max, 60 byte packets
 1  gateway (172.22.143.144)  1.551 ms  7.670 ms  7.611 ms
 2  192.168.64.130 (192.168.64.130)  7.559 ms  7.512 ms  7.465 ms
  • RS服务器脚本
#!/bin/bash
vip=‘192.168.64.200‘
iface=‘lo:1‘
mask=‘255.255.255.255‘
port=‘80‘
rs1=‘192.168.64.130‘
rs2=‘192.168.64.140‘
scheduler=‘wrr‘
type=‘-g‘
rpm -q ipvsadm &> /dev/null || yum -y install ipvsadm &> /dev/null

case $1 in
start)
    ifconfig $iface $vip netmask $mask #broadcast $vip up
    iptables -F

    ipvsadm -A -t ${vip}:${port} -s $scheduler
    ipvsadm -a -t ${vip}:${port} -r ${rs1} $type -w 1
    ipvsadm -a -t ${vip}:${port} -r ${rs2} $type -w 1
    echo "The VS Server is Ready!"
    ;;
stop)
    ipvsadm -C
    ifconfig $iface down
    echo "The VS Server is Canceled!"
    ;;
*)
    echo "Usage: $(basename $0) start|stop"
    exit 1
    ;;
esac
  • LVS服务器脚本
#!/bin/bash
vip=192.168.64.200
mask=‘255.255.255.255‘
dev=lo:1
rpm -q httpd &> /dev/null || yum -y install httpd &>/dev/null
service httpd start &> /dev/null && echo "The httpd Server is Ready!"
echo "<h1>`hostname`</h1>" > /var/www/html/index.html

case $1 in
start)
    echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
    echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
    echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
    echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
    ifconfig $dev $vip netmask $mask #broadcast $vip up
    #route add -host $vip dev $dev
    echo "The RS Server is Ready!"
    ;;
stop)
    ifconfig $dev down
    echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
    echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
    echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
    echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
    echo "The RS Server is Canceled!"
    ;;
*) 
    echo "Usage: $(basename $0) start|stop"
    exit 1
    ;;
esac
[[email protected] ~]# ipvsadm -Ln --stats
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port               Conns   InPkts  OutPkts  InBytes OutBytes
  -> RemoteAddress:Port
TCP  192.168.64.200:80                   7       42        0     2786        0
  -> 192.168.64.130:80                   3       18        0     1194        0
  -> 192.168.64.140:80                   4       24        0     1592        0

RIP与VIP不同网段

将VIP改为：10.0.0.100
Router加一个地址 10.0.0.200 与内网网卡绑定
Ifconfig eth0:1 10.0.0.200/24

mysql服务调度

[[email protected] ~]#ipvsadm -A -t 172.22.50.200:3306
[[email protected] ~]#ipvsadm -a -t 192.168.64.130:3306 -r 192.168.64.130 -m -w 3
[[email protected] ~]#ipvsadm -a -t 192.168.64.140:3306 -r 192.168.64.140 –m –w 1
添加授权账号

mysql  -e ‘grant all on *.* to [email protected]”%” identified by “centos”  ’

mysql –uroot –pcentos –h

技术图片

Firewall mark

iptables -t mangle -A PREROUTING  -d 10.0.0.100 -p tcp -m multiport --dports 80,443 -j MARK --set-mark 10
[[email protected] ~]# ipvsadm -A -f 10 -s rr 
[[email protected] ~]# ipvsadm -a -f 10 –r 192.168.64.130 -m -w 3
[[email protected] ~]# ipvsadm -a -f 10 –r 192.168.64.140 -m -w 3

持久连接

[[email protected] ~]# ipvsadm -A -f 10 -s rr –p

技术图片

LVS十种调度算法：

  • LVS调度算法分为静态和动态两类：

    静态算法（4种）：

  • 只根据算法进行调度 而不考虑后端服务器的实际连接情况和负载情况
  • RR：轮叫调度（Round Robin）
    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?
  • WRR：加权轮叫（Weight RR）
    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。
  • DH：目标地址散列调度（Destination Hash ）
    根据请求的目标IP地址，作为散列键(HashKey)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。
  • SH：源地址 hash（Source Hash）
    源地址散列”调度算法根据请求的源IP地址，作为散列键(HashKey)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?

    动态算法（6种）：

    前端的调度器会根据后端真实服务器的实际连接情况来分配请求

  • LC：最少链接（Least Connections）
    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。
  • WLC：加权最少连接(默认采用的就是这种)（Weighted Least Connections）
    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。
  • SED：最短延迟调度（Shortest Expected Delay ）
    在WLC基础上改进，Overhead = （ACTIVE+1）*256/加权，不再考虑非活动状态，把当前处于活动状态的数目+1来实现，数目最小的，接受下次请求，+1的目的是为了考虑加权的时候，非活动连接过多缺陷：当权限过大的时候，会倒置空闲服务器一直处于无连接状态。
  • NQ永不排队/最少队列调度（Never Queue Scheduling NQ）
    无需队列。如果有台 realserver的连接数＝0就直接分配过去，不需要再进行sed运算，保证不会有一个主机很空间。在SED基础上无论+几，第二次一定给下一个，保证不会有一个主机不会很空闲着，不考虑非活动连接，才用NQ，SED要考虑活动状态连接，对于DNS的UDP不需要考虑非活动连接，而httpd的处于保持状态的服务就需要考虑非活动连接给服务器的压力。
  • LBLC：基于局部性的最少链接（locality-Based Least Connections）
    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?
  • LBLCR：带复制的基于局部性最少连接（Locality-Based Least Connections with Replication）
    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。

以上是关于LVS四种工作模式搭建与十种调度算法的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

LVS负载均衡（LVS简介三种工作模式十种调度算法）

LVS负载均衡（LVS简介三种工作模式调度原理以及十种调度算法）

LVS负载均衡（LVS简介三种工作模式十种调度算法）

LVS负载均衡（LVS简介三种工作模式十种调度算法）《转》

Lvs原理及简单实现

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