LVS负载均衡模型及算法概述

Posted 2020-09-15 浮沉一梦

集群类型

•   LB: Load Balancing，负载均衡
•   HA：High Availability, 高可用
•   HP：High Performance, 高性能

 

负载均衡

负载均衡设备

Hardware：

       F5，BIG IP

       Citrix，Netscaler

       A10 最便宜

Software：

       四层 性能高，支持的特性少

              LVS 中国

       七层：反向代理，性能略次于四层，支持高级特性

              nginx 俄罗斯

                     http、smtp、pop3、imap

              haproxy

                     主要应用场景http、其他tcp（mysql，smtp）

LVS

       Linux Virtual Server

       组成部分：

              ipvsadm：管理集群服务的命令行工具，工作在用户空间

              ipvs：工作在内核，监控在input

       LVS工作在INPUT链，所以iptables和LVS不能同时使用

       模型前端叫调度器director，后端叫real_server

       CIP：client IP

       VIP：vrtual IP

       DIP：director IP

       RIP：real server IP

 

类型

       LVS-NAT 地址转换

       LVS-DR 直接路由（使用最多）

       LVS-TUN 隧道

 

LVS-NAT遵循法则：

工作模式：

•        集群节点跟director必须在同一个IP网络中；
•        RIP通常是私有地址，仅用于各集群节点间的通信；
•        director位于client和real server之间，并负责处理进出的所有通信；
•        realserver必须将网关指向DIP；
•        支持端口映射；
•        realserver可以使用任意OS；
•        较大规模场景中，director易成为系统瓶颈；

LVS-DR遵循法则：

工作模式：

•        集群节点跟director必须在同一个物理网络中；
•        RIP可以使用公网地址；
•        director仅负责处理入站请求，响应报文由realserver直接发往客户端；
•        realserver不能将网关指向DIP；
•        不支持端口映射；
•        支持大多数的OS（要求VIP可以隐藏）

LVS-TUN遵循法则：

工作模式：

•        通过一个IP报文封装另外一个报文
•        集群节点可以跨越互联网；
•        RIP必须是可路由地址；
•        director仅负责处理入站请求，响应报文由realserver直接发往客户端；
•        realserver不能将网关指向DIP；
•        只有支持隧道功能的OS才能用于realserver；
•        不支持端口映射；

LVS10种调度方法：

       固定调度：静态算法，不考虑连接数

              rr：轮调，轮询

              wrr：Weight，加权

              sh：source hash，源地址hash绑定，比如session绑定

              dh：destination hash，目的地址绑定，把同一类请求发往同一个服务器，比如后端有多台缓存服务器，把同一类请求发往已缓存服务器。

       动态调度：动态算法，考虑连接数

              lc：least connection 最少连接

                     active*256+inactive，谁小挑谁

              wlc：加权最少连接，LVS默认算法

                     （active*256+inactive）/weight，谁小挑谁

              sed：最短期望延迟，对wlc的改进

                     （active+1）*256/weight

              nq：never queue，对sed的改进

              LBLC：基于本地的最少连接，主要实现目标和dh一样，实际上并不考虑连接数，最常使用于缓冲服务器当中。

              LBLCR：基于本地的带复制功能的连接

查看内核是否支持IPVS：

cat /boot/config-2.6.32-358.el6.x86_64 | grep -i "vs"
CONFIG_IP_VS=m
CONFIG_IP_VS_IPV6=y
# CONFIG_IP_VS_DEBUG is not set
CONFIG_IP_VS_TAB_BITS=12
# IPVS transport protocol load balancing support
CONFIG_IP_VS_PROTO_TCP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_UDP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_AH_ESP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_ESP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_AH=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_SCTP=y
# IPVS scheduler
CONFIG_IP_VS_RR=m
CONFIG_IP_VS_WRR=m
CONFIG_IP_VS_LC=m
CONFIG_IP_VS_WLC=m
CONFIG_IP_VS_LBLC=m
CONFIG_IP_VS_LBLCR=m
CONFIG_IP_VS_DH=m
CONFIG_IP_VS_SH=m
CONFIG_IP_VS_SED=m
CONFIG_IP_VS_NQ=m
# IPVS application helper
CONFIG_IP_VS_FTP=m
CONFIG_OPENVSWITCH=m
CONFIG_MTD_BLKDEVS=m
CONFIG_SCSI_MVSAS=m
安装yum install ipvsadm

ipvsadm用法：
	管理集群服务
		添加：-A -t|u|f service-address [-s scheduler]
			-t: TCP协议的集群 
			-u: UDP协议的集群
				service-address:     IP:PORT
			-f: FWM（firewallMark）: 防火墙标记 
				service-address: Mark Number
		修改：-E
		删除：-D -t|u|f service-address

		# ipvsadm -A -t 172.16.100.1:80 -s rr

	管理集群服务中的RS
		添加：-a -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight]
			-t|u|f service-address：事先定义好的某集群服务
			-r server-address: 某RS的地址，在NAT模型中，可使用IP：PORT实现端口映射；
			[-g|i|m]: LVS类型	
				-g: DR getway
				-i: TUN Internet
				-m: NAT 地址伪装Masquerading
			[-w weight]: 定义服务器权重
		修改：-e
		删除：-d -t|u|f service-address -r server-address

		# ipvsadm -a -t 172.16.100.1:80 -r 192.168.10.8 -m 
		# ipvsadm -a -t 172.16.100.1:80 -r 192.168.10.9 -m
	查看
		-L|l
			-n: 数字格式显示主机地址和端口
			--stats：统计数据
			--rate: 速率
			--timeout: 显示tcp、tcpfin和udp的会话超时时长
			-c: 显示当前的ipvs连接状况
			--daemon：显示进程
			--sort：排序，默认升序

	删除所有集群服务
		-C：清空ipvs规则
	保存规则
		-S 
		# ipvsadm -S > /path/to/somefile
	载入此前的规则：
		-R
		# ipvsadm -R < /path/form/somefile