Linux集群架构（2）LVS介绍、LVS的调度算法、NAT模式搭建、 DR模式、keepalive

继吉

　　             负载均衡集群介绍
　　
　　                LVS介绍

　　1.LVS NAT模式：（，目标ip转发。适用于小型集群，机器数量不多10台左右）
　　
　　2.LVS IP Tunnel模式（将目标ip进行更改）
　　

　　（在这个模式下的rs机器都是配置有公网ip）
　　3.LVS DR模式（把数据包的MAC地址修改）
　　
　　NAT模式适合小型集群，机器在10台左右。其优势是节省公网ip。 IP TUNNEL和DR
　　相差不大，能使用在较大的集群模式下，但是每台rs服务器都要配置有公网ip,这样会比较浪费公网ip，费钱。

　　

　　        LVS的调度算法

　　
　　常用的算法是前四种：rr 、wrr 、 lc 、wlc。
　　

　　

　　                LVS NAT模式搭建
　　  准备工作:
　　
　　

　　1.准备三台机器（我是从第二台直接克隆的）
　　(1)修改第三台克隆机的ip
　　
　　修改完重启服务：
　　
　　（2）修改克隆集主机名：
　　 hostnamectl set-hostname cansheng3

　　

　　2.将分发器，也叫调度器（简写为dir）机器（133）添加多一块网卡：
　　（因为之前已经配置有了ens37）
　　
　　这个ens37的网卡是仅主机模式

　　
　　同时查看到这个网卡的子网ip网段是192.168.243.0
　　
　　（1）所以对这个ens37设置ip:
　　vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens37
　　
　　修改完后重启网络服务：
　　systemctl  restart network
　　
　　（2）检测ip是否能ping通：（在window的终端下测试）

　　ping 192.168.243.144

　　3.修改两台rs(真实服务器)网关（要和dir分发器的内网一致）
　　
　　vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
　　
　　！!当这两台机器rs的网关修改成dir内网的ip时则不能上网。
　　修改完后重启服务和查看网关
　　systemctl restart network
　　route -n
　　
　　

　　      
　　4.三台机器上都执行执行
　　 (1)systemctl stop firewalld;
　　     systemc disable firewalld
　　(2)yum install -y iptables-services
　　 (3)systemctl start  iptables
　　 (4)iptables -F;
　　 (5)service iptables save
　　关闭selinux
　　vim /etc/selinux/config
　　
　　(如果在使用yum下载的时候发现很慢，则先吧rpel改了名字再下载，需要用到rpel
　　再把名字改回来
　　
　　mv /etc/yum.repos.d/epel.repo  /etc/yum.repos.d/epel.repo1
　　)


　　

　　            
　　       开始 NAT模式搭建
　　
　　1.只要在分发器dir上安装ipvsadm  (实现lvs功能的重要工具)


　　 yum install -y ipvsadm
　　
　　2.在dir上编写脚本，vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh//内容如下
　　（写这个脚本是为了更快执行所需命令，不写则下列命令每行执行一次）
　　
　　#! /bin/bash
　　# director 服务器上开启路由转发功能（对内核实现转发）
　　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，我的两个网卡分别为ens33和ens37（根据自己的网卡名设定）
　　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 192.168.136.0/24  -j MASQUERADE  //实现让同网段的内网实现上网
　　# director设置ipvsadm
　　IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'
　　$IPVSADM -C   //清空ipvsadm规则
　　$IPVSADM -A -t 192.168.243.144:80 -s lc -p 3  //添加一个规则,并指定调度算法为lc ,-p指定超时时间（单位秒，建议不加）
　　$IPVSADM -a -t 192.168.243.144:80 -r 192.168.136.134:80 -m -w 1 //-m:表示NAT模式；-i:ip Tunnel;-g:DR模式-w:表示权重
　　$IPVSADM -a -t 192.168.243.144:80 -r 192.168.136.135:80 -m -w 1  //-a:添加rs;-t:TCP
　　（-p的设置会是请求在指定的时间内请求在同一台rs上）

　　写完脚本执行一下：
　　sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh
　　(执行脚本任何输出表示正确)
　　

　　       NAT模式效果测试
　　
　　1. 两台rs上都安装nginx，并开启服务
　　

　　2.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
　　A:对rs1机器操作
　　> /usr/share/nginx/html/index.html (清空文件内容)
　　vim /usr/share/nginx/html/index.html

　　
　　B：对rs2机器操作：
　　
> /usr/share/nginx/html/index.html (清空文件内容)
vim /usr/share/nginx/html/index.html
　　

　　3. 浏览器里访问192.168.243.144，多访问几次看结果差异
　　浏览器中输入公网ip
　　
　　使用curl测试：curl 192.168.243.144
　　
　　（可看出请求均衡在两台rs上）
　　使用命令 ipvadm -ln 可以看到相应的规则
　　
　　

　　     DR模式搭建
　　(在生产环境中，使用较多的是DR模式，但是使用公网ip资源大。
　　在生产中也可以搭建一个内网，使用一个公网ip，映射到公网的VIP上，从而减少公网资金支出
　　)
　　

　　  准备工作
　　
　　

　　把上面实验的两台rs的网关修改回来

　　
　　

　　
　　DR模式搭建
　　
　　
　　1.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=192.168.136.200
　　rs1=192.168.136.134
　　rs2=192.168.136.135
　　#注意这里的网卡名字
　　ifdown ens33
　　ifup ens33
　　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
　　

　　
　　

　　执行脚本：sh /usr/local/sbin/lvs_dr.sh
　　
　　（这个提示是正常的。因为我们执行了ifdown 和ifup）
　　

　　2.两台rs上也编写脚本 vim /usr/local/sbin/lvs_rs.sh//内容如下
　　#/bin/bash
　　vip=192.168.136.200
　　#把vip绑定在lo上，是为了实现rs直接把结果返回给客户端
　　ifdown lo
　　ifup lo
　　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
　　

　　
　　两台rs都执行脚本： sh /usr/local/sbin/lvs_rs.sh
　　

　　检测VIP

　　ip addr
　　
　　

　　

　　3.测试：
　　
　　测试最好是用另外一台不同ip网段的虚拟机测试最好。
　　（当我们的访问量很大时，自然起到均衡的作用。）
　　

　　

　　        keepalived+ lvs
　　（在LVS架构中，NAT和DR模式，当后端的RS宕机时，调度器依然会把请求转发到宕机的RS上。使用keepalived可以解决此问题，keepalived能实现高可用和负载均衡）
　　
　　
　　一般的情况下，使用这个keepalived做负载均衡，首先就是要做高可用再做负载均衡
　　所以最少要准备四台机器：两台做keepalived,两台作为真实机器
　　（本次实验用三台机器
　　
　　dir（安装keepalived）136.133
　　rs1 136.134
　　rs2 133.135
　　vip 133.200
　　）

　　步骤
　　（在实验之前，我们甚至是不需要使用ipvsadm 即可ipvsadm -c 卸载）
　　1. 编辑keepalived配置文件：
　　vim /etc/keepalived/keepalived.conf  （先把之前内容清空）
　　
　　/内容请到https://coding.net/u/aminglinux/p/aminglinux-book/git/blob/master/D21Z/lvs_keepalived.conf 获取
　　内容：

　　vrrp_instance VI_1 {
　　#备用服务器上为 BACKUP
　　state MASTER
　　#绑定vip的网卡为ens33，你的网卡和阿铭的可能不一样，这里需要你改一下
　　interface ens33
　　virtual_router_id 51
　　#备用服务器上为90
　　priority 100
　　advert_int 1
　　authentication {
　　auth_type PASS
　　auth_pass aminglinux
　　}
　　virtual_ipaddress {      #虚拟ip:VIP
　　192.168.136.200
　　}
　　}
　　virtual_server 192.168.136.200 80 {  #端口根据具体监控的端口确定
　　#(每隔10秒查询realserver状态)
　　delay_loop 10
　　#(lvs 算法)
　　lb_algo wlc
　　#(DR模式)
　　lb_kind DR
　　#(同一IP的连接60秒内被分配到同一台realserver)
　　persistence_timeout 60
　　#(用TCP协议检查realserver状态)
　　protocol TCP
　　real_server 192.168.136.134 80 {
　　#(权重)
　　weight 100
　　TCP_CHECK {
　　#(10秒无响应超时)
　　connect_timeout 10
　　nb_get_retry 3
　　delay_before_retry 3
　　connect_port 80
　　}
　　}
　　real_server 192.168.136.135 80 {
　　weight 100
　　TCP_CHECK {
　　connect_timeout 10
　　nb_get_retry 3
　　delay_before_retry 3
　　connect_port 80
　　}
　　}
　　}
　　

　　添加完内容后： 启动keepalived服务
　　systemctl start keepalived
　　
　　2.其他两台真实机器rs的nginx服务要启动起来
　　systemctl start nginx

　　同时也要把之前的vip清空掉：systemctl restart network
　　

　　3.使用 ipvsadm -ln ：可以查看到设定的VIP和两台rs机器
　　
　　此时我们尝试着把气筒一台或两台rs机器的nginx服务停止，可以发现
　　keepalived会把宕机的rs机器踢出，这样就可以保证到，当rs真实服务器
　　宕机后，请求不在发送到其上。
　　（1）停掉rs1机器后的效果：

　　
　　

　　（2）把两台的rs机器都停了
　　
　　当我们把rs机器再次启动的时候，keepalived会自动的把负载的机器添加回来

　　

　　!!!!使用keepalived+LVS DR需要注意的事项.
　　（1）两台rs上，依然要执行/usr/local/sbin/lvs_rs.sh脚本
　　
　　两台rs上也编写脚本 vim /usr/local/sbin/lvs_rs.sh//内容如下
　　#/bin/bash
　　vip=192.168.136.200
　　#把vip绑定在lo上，是为了实现rs直接把结果返回给客户端
　　ifdown lo
　　ifup lo
　　ifconfig lo:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up //命令行下添加ip。临时添加，重启失去
　　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
　　

　　(2)在dir分发器需执行


　　
　　执行：echo 1 >/proc/sys/net/ipv4/ip_forward
　　

　　浏览器测试：