负载均衡集群介绍LVS介绍LVS调度算法LVS NAT模式搭建

Posted 2020-10-22

18.6 负载均衡集群介绍

• 主流开源软件LVS、keepalived、haproxy、nginx等
• 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，可以当做7层使用
• keepalived的负载均衡功能其实就是lvs
• 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
• 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

18.7 LVS介绍

• LVS是由国人章文嵩开发
• 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
• LVS最新版本基于Linux内核2.6，有好多年不更新了
• LVS有三种常见的模式：NAT、DR、IP、Tunnel
• LVS架构中有一个核心角色叫做分发器（Load Runner），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）

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
• 在nat模式中，是需要分发器有公网ip即可，所以比较节省公网ip资源

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

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，他会把数据包的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

18.8 LVS调度算法

• 轮询 Round-Robin rr
• 加权轮询 Weight Round-Robin wrr
• 最小连接 Least-Connection lc
• 加权最小连接 Weight Least-Connection wlc
• 基于局部性的最小连接 Locality-Based Least Connections lblc
• 带复制的基于局部性最小连接 Locality-Based Least Connections with Replication lblcr
• 目标地址散列调度 Destination Hashing dh
• 源地址散列调度 Source Hashing sh

18.9-18.10 LVS NAT模式搭建

NAT模式搭建-准备工作

• 三台机器
• 分发器，也叫调度器（简写为dir）
• 内网：192.168.0.130/24 ，外网：192.168.147.144 （VMware仅主机模式）
  

[[email protected] ~]# hostnamectl set-hostname qingyun-01
#进入个子shell
[[email protected] ~]# bash
[[email protected] ~]# 

• rs1
  • 内网：192.168.0.132/24，设置网关为192.168.0.130

[[email protected] html]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.0.130   0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
192.168.0.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33

• rs2
  • 内网：192.168.0.133/24，设置网关为192.168.0.130

[[email protected] html]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.0.130   0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
192.168.0.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33

• 三台机器上都执行，关闭防火墙
• systemctl stop firewalld;systemctl disable firewalld

#由于3台是重新，都关闭防火墙
[[email protected] ~]# systemctl stop firewalld
[[email protected] ~]# systemctl disable firewalld
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service.
Removed symlink /etc/systemd/system/dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service.

[[email protected] ~]# iptables -nvL
Chain INPUT (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain FORWARD (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain OUTPUT (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

[[email protected] ~]# yum install -y iptables-services

#如果安装很慢，可以取消epel
#把/etc/yum.repos.d/目录下epel.repo 改一下名字

#查看包安装的文件
[[email protected] yum.repos.d]# rpm -ql iptables-services
/etc/sysconfig/ip6tables
/etc/sysconfig/iptables
/usr/lib/systemd/system/ip6tables.service
/usr/lib/systemd/system/iptables.service

#启动iptables.service
[[email protected] yum.repos.d]# systemctl start iptables
[[email protected] yum.repos.d]# systemctl enable iptables
Created symlink from /etc/systemd/system/basic.target.wants/iptables.service to /usr/lib/systemd/system/iptables.service.

• systemctl start iptables-services;iptables -F; service iptables save

#开启的目的是为了调用一个空的规则

[[email protected] ~]# iptables -F
[[email protected] ~]# service iptables save
iptables: Saving firewall rules to /etc/sysconfig/iptables:[  确定  ]

#关闭selinux
[[email protected] yum.repos.d]# setenforce 0
[[email protected] yum.repos.d]# vi /etc/selinux/config 
#SELINUX=disabled 

#查看网关
[[email protected] ~]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.0.1     0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
192.168.0.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33

NAT模式搭建

• 在dir上安装ipvsadm

[[email protected] yum.repos.d]# yum install -y ipvsadm

• 在dir上编写脚本，vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh //内容如下

[[email protected] ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh

#! /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，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
# dirrector 设置nat防火墙
iptables -t nat -F 
iptables -t nat -X
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.0.0/24 -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 192.168.0.132:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 192.168.147.144:80 -r 192.168.0.133:80 -m -w 1

• 执行脚本

[[email protected] ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh
#没有输出，说明没有错误

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

[[email protected] ~]# curl 192.168.147.144
qingyun03-132
[[email protected] ~]# curl 192.168.147.144
qingyun03-133
[[email protected] ~]# curl 192.168.147.144
qingyun03-132
[[email protected] ~]# curl 192.168.147.144
qingyun03-133
[[email protected] ~]# cat /usr/local/sbin/lvs_nat.sh 
...........
$IPVSADM -C
$IPVSADM -A -t 192.168.147.144:80 -s wlc
.............

• 浏览器里访问192.168.147.144，多访问几次查看结果差异

[[email protected] ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.147.144:80 wlc
  -> 192.168.0.132:80             Masq    1      0          0         
  -> 192.168.0.133:80             Masq    1      0          4