lvs详解

Posted 2020-08-22

lvs负载均衡集群

lvs工作原理

1.当客户端的请求到达负载均衡器的内核空间时，首先会到达PREROUTING链。

2.当内核发现请求数据包的目的地址是本机时，将数据包送往INPUT链。

3.LVS由用户空间的ipvsadm和内核空间的IPVS组成，ipvsadm用来定义规则，IPVS利用ipvsadm定义的规则工作，IPVS工作在INPUT链上,当数据包到达INPUT链时

首先会被IPVS检查，如果数据包里面的目的地址及端口没有在规则里面，那么这条数据包将被放行至用户空间。

4.如果数据包里面的目的地址及端口在规则里面，那么这条数据报文将被修改目的地址为事先定义好的后端服务器，并送往POSTROUTING链。

5.最后经由POSTROUTING链发往后端服务器。

1：arp协议：地址解析协议（使用arp协议可以实现通过IP地址获得对应主机的物理地址（MAC地址））

2：arp通信必须两个主机在同一网段

3：arp工作原理

  3.1：先检查arp表没有缓存的目标主机的mac地址

  3.2：如果没有缓存就进行arp广播

  3.3：目标主机收到广播后，向源主机回应，并把源主机的mac地址记录下来

  3.4：给源主机发送数据，源主机将目标主机的mac记录到arp缓存中

4：四层负载均衡（lvs）

   七层负载均衡（nginx，haproxy）

5：lvs类型

  5.1：NAT工作原理（地址转换）

    客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是CIP(客户端IP),后面统称为CIP)，目标地址为VIP(负载均衡器前端地址，后面统称为VIP)。

    负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将客户端请求报文的目标地址改为了后端服务器的RIP地址并将报文根据算法发送出去。

报文送到Real Server后，由于报文的目标地址是自己，所以会响应该请求，并将响应报文返还给LVS。

    然后lvs将此报文的源地址修改为本机并发送给客户端。注意：在NAT模式中，Real Server的网关必须指向LVS，否则报文无法送达客户端。

  5.1.1：NAT遵循的规则

     集群节点跟dip必须在同一网络中

RIP通常为私有地址，仅用于各集群节点之间的通信

dip位于cip和rip之间，并且负责处理进出请求

rip必须将网关指向dip

dip支持端口映射

  5.2：DR工作原理（直接路由）

    客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是CIP，目标地址为VIP。

    负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将客户端请求报文的源MAC地址改为自己DIP的MAC地址，目标MAC改为了RIP的MAC地址，并将此包发送给RS。

    RS发现请求报文中的目的MAC是自己，就会将次报文接收下来，处理完请求报文后，将响应报文通过lo接口送给eth0网卡直接发送给客户端。注意：需要设置lo接口的VIP不能响应本地网络内的arp请求。

  5.2.1：DR遵循的规则

集群节点跟DIP必须在同一物理网络中

RIP可以使用公网IP，方便管理

DIP只负责处理入网请求，响应报文由rip直接发往客户端

集群节点不能将网关指向DIP

不支持端口映射

  5.3：TUN工作原理（隧道）

    客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是CIP，目标地址为VIP。

    负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将在客户端请求报文的首部再封装一层IP报文,将源地址改为DIP，目标地址改为RIP,并将此包发送给RS。

    RS收到请求报文后，会首先拆开第一层封装,然后发现里面还有一层IP首部的目标地址是自己lo接口上的VIP，所以会处理次请求报文，并将响应报文通过lo接口送给eth0网卡直接发送给客户端。注意：需要设置lo接口的VIP不能在共网上出现。  

  5.3.1：TUN遵循的规则

集群节点可以跨越inintern

rip必须是公网IP

dip仅负责处理入站请求，响应报文则由rip直接发往客户端

rip网关不能指向dip

只有支持隧道功能的OS才能用于RIP

不支持端口映射

6：负载均衡的算法

  6.1：rr轮询

  6.2：wrr加权轮询

  6.3：lc最少链接数

  6.4：wlc加权最少链接数

  6.5：sed最少期望延迟

  6.6：NQ永不排队/最少队列调度

  6.7：LBLC基于局部性的最少链接

  6.8：LBLCR带复制的基于局部性最少连接