负载均衡集群-Lvs

Posted 2020-11-01

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

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三种模式

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，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

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

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：22.130，外网：33.128（vmware仅主机模式）
 rs1   内网：22.134，设置网关为22.130
 rs2   内网：22.136，设置网关为22.130
 三台机器上都执行执行 
 systemctl stop firewalld; systemc disable firewalld
 systemctl start  iptables-services; iptables -F; service iptables save 

NAT模式搭建 – 脚本配置

在dir上安装ipvsadm
 yum install -y ipvsdam
 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 192.168.133.0/24  -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 192.168.133.132:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 192.168.147.144:80 -r 192.168.133.133:80 -m -w 1

NAT模式搭建 — 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
浏览器里访问192.168.142.147，多访问几次看结果差异

DR模式搭建

DR模式搭建 – 准备工作

三台机器
dir       133.130   分发器，也叫调度器（简写为dir）
rs1      133.132
rs2      133.133
vip       133.200

DR模式搭建 – 脚本配置

dir上编写脚本 vim /usr/local/sbin/lvs_dr.sh //内容如下
#! /bin/bash
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
ipv=/usr/sbin/ipvsadm
vip=192.168.133.200
rs1=192.168.133.132
rs2=192.168.133.133
#注意这里的网卡名字
ifconfig ens33:2 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
route add -host $vip dev ens33:2
$ipv -C
$ipv -A -t $vip:80 -s wrr
$ipv -a -t $vip:80 -r $rs1:80 -g -w 1
$ipv -a -t $vip:80 -r $rs2:80 -g -w 1

两台rs上也编写脚本 vim /usr/local/sbin/lvs_rs.sh//内容如下
#/bin/bash
vip=192.168.133.200
#把vip绑定在lo上，是为了实现rs直接把结果返回给客户端
ifconfig lo:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
route add -host $vip lo:0
#以下操作为更改arp内核参数，目的是为了让rs顺利发送mac地址给客户端
#参考文档www.cnblogs.com/lgfeng/archive/2012/10/16/2726308.html
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
 分别在dir上和两个rs上执行这些脚本
 测试