2018.4.10 15周5次课

Posted 2020-10-30

十五周五次课（4月10日）

18.6 负载均衡集群介绍

18.7 LVS介绍

18.8 LVS调度算法

18.9/18.10 LVS NAT模式搭建

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，也可以当做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 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）

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

调度器有两个IP，一个是公网IP，一个是内网IP，而真正服务器只有内网IP

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，只需要分发器有公网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，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

以上三种方法所能支持最大服务器数的估值是假设调度器使用100 MB网卡，调度器的硬件配置与后端服务器的硬件配置相同，而且是针对一般web服务的。使用更高的硬件配置（ 如千兆网卡和更快的处理器 ）作为调度器，调度器所能调度的服务器数量会相应增加。当应用不同时，服务器的数目也会相应地改变。所以，以上数据估计主要是为三种方法的伸缩性进行量化比较。

根据表21-1的比较可以看出，NAT模式适合小型的集群，机器数量不多，它的优势是节省公网IP。TUN和DR相差不大，都能支撑较大规模的集群，但缺点是浪费公网IP。

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：37.101，外网：254.254（vmware仅主机模式）

rs1

内网：37.100，设置网关为37.101

rs2

内网：37.103，设置网关为37.101

三台机器上都执行执行

systemctl stop firewalld; systemctl disable firewalld

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

NAT模式搭建

在dir上安装ipvsadm

yum install -y ipvsadm

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 192.168.37.0/24  -j MASQUERADE

# director设置ipvsadm

IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'

$IPVSADM -C

$IPVSADM -A -t 192.168.254.254:80 -s wlc -p 3

$IPVSADM -a -t 192.168.254.254:80 -r 192.168.37.100:80 -m -w 1

$IPVSADM -a -t 192.168.254.254:80 -r 192.168.37.103:80 -m -w 1

其中ipvsadm的-C选项可以清空规则，防止之前的规则有影响。-A增加Virtual server，-t为TCP，-s选项指定调度算法，wlc为带权重的最小连接算法，-p指定超时时间（这里的300为300秒，它表示300 秒内相同用户的请求会一直被调度到同一台rs上，在这里建议你不要设置该参数，否则后续的检验结果会比较麻烦), -a增加rs , -r指定rs的IP，-m表示LVS的模式为NAT（masquerad），如果是-g表示LVS模式为DR，-i表示LVS模式为IP Tunnel，-w指定权重。

下面就该测试LVS的效果了，如果dir上有开启Nginx服务器，需要把它关闭，否则会影响实验效果：killall nginx

设置755权限：chmod 755 /usr/local/sbin/lvs_nat.sh

执行脚本：sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh

两台rs上都安装nginx，开启nginx：systemctl start 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

100主机上：

curl localhost

103主机上

curl localhost

查看ipvsadm规则

ipvsadm –ln

通过网页查看：

用curl命令访问

连续访问多次，一直请求到aming05上，这是因为在前面的脚本中设置-p参数，理论上在300秒内会一直请求到aming05上，重新编辑/usr/local/sbin/lvs_nat.sh脚本，把-p参数删除，再次测试

实验成功