LVS负载均衡详解

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1LVS基本介绍

LVS（linuxvirtualserver）其实就是针对高可伸缩、高可用网络服务的需求，给出基于ip层和基于内容请求分发的负载平衡调度解决方法，并在Linux内核中实现了这些方法，将一组服务器构成一个实现可伸缩的、高可用网络服务的虚拟服务器。所以，lvs需要内核有ipvs支持，linux-2.4.23以后ipvs都编译到内核里，如果你是之前版本确保你的内核支持ipvs后，只需安装ipvsadm就可以把一台服务器配置成负载调度器（LoadBalancer）。对外提供服务的IP，也就是我们访问的IP称做VIP。调度器LB的任务主要是分发请求，真正处理的是真实服务器(RealServer)。

1.1LVS的三种工作原理

网络地址传输模式工作原理

LB收到用户请求包后，LB将请求包中虚拟服务器的IP地址转换为某个选定RS的IP地址，转发给RS；RS将应答包发给LB，LB将应答包中RS的IP转为虚拟服务器的IP地址，回送给用户。

LVS-NAT模型特征

1、所有Realserver与LVS主机在同一个子网中

2、Realserver真实服务器ip地址为私有地址，仅用于集群节点之间使

3、客户端的请求，响应都要经过LVS主机

4、Realserver网关指向DIP

5、可以实现端口映射80

6、Realserver可以是任何操作系统

7、LVS主机可能成为系统瓶颈

直接路由模式工作原理

LB收到请求包后，将请求包中目标MAC地址转换为某个选定Realserver的MAC地址后将包转发出去，Realserver收到请求包后,可直接将应答内容传给用户。此时要求LB和所有RealServer都必须在一个物理段内,且LB与Realserver群共享一个虚拟IP。

LVS-DR模型特征

1、集群节点必须在一个物理网络上（mac)

2、Realserverip可以使用公网地址

3、LVS主机处理入站请求，

4、Realserver网关不指向LVS主机

5、不支持端口映射

6、大多数操作系统支持realserver

7、DR模式比NAT模式性能优越

IP隧道模式（IPTunneling）

LB收到用户请求包后，根据IP隧道协议封装该包，然后传给某个选定的RS；RS解出请求信息，直接将应答内容传给用户。此时要求RS和LB都要支持IP隧道协议。

LVS-TUN模型特征

集群节点可跨互联网

1、LVS主机和realserver不需要在一个网络中

2、Realserverip一定不是私有地址

3、LVS主机仅处理入站请求

4、Realserver网关不能指向LVS主机ip

5、不支持端口映射

6、仅有支持ip遂道功能操作系统才能用在Realserver

1.2LVS调度算法

静态调度4个

特点：不考虑后端realserver的连接状态，而动态的要考虑后端的链接数为标准

1.Round-robin(RR)轮询

既第一次访问A，第二次访问B,第三次再访问A…..循环下去

2.WeightedRound-RobinWRR加权轮询

加强论调：提高后台服务器的响应能力
根据后方服务器的响应能力，来定义权重，根据权重来转发请求，权重大的优先访问
3.DestinationhashingDH

目的：实现针对目标地址的请求做固定转发

4.SoucehashingSH

目的：将来自同一个用户的地址，始终转发到router或者firewall

动态调度6个

1.最少链接（LeastConnections）

2.加权最少链接（WeightedLeastConnections）WLC

3.linux默认的调度shortestexpecteddelaySED

4.永不排队算法neverqueueNQ

5.基于本地的最少链接（Locality-BasedLeastConnections：DH）LBLC

6.带复制的基于本地最少链接（Locality-BasedLeastConnectionswithReplication）LBLCR

1.3Ipvsadm命令详细介绍

1.定义集群服务

语法：

ipvsadm-A|-E-t|-uVIP：port-sscheduler-s后面指调度算法

ipvsadm-D-t|-uVIP:port

-A在虚拟服务器表中添加新的虚拟服务器记录

-E编辑内核虚拟服务器表中虚拟服务器记录。

-D删除虚拟服务器表中虚拟服务器记录。

-L查看

-t|-u代表tcp和udp服务

VIP指虚拟服务器ip地址，即LVS与internet通信的网卡地址

2.Realserver服务器的规则定义

ipvsadm-a|e-t|uVIP:port-rREALSERVER-g|-i|-m[-wweight]

ipvsadm-d-t|-uVIP:port-rREALSERVER

-a在虚拟服务器表的添加一条新的真实服务器

-e编辑虚拟服务器记录中真实服务器记录

-d删除虚拟服务器记录的真实服务器记录

-r提供服务响应的真实服务器

-g指LVS的工作模式为直接路由模式

-i指LVS的工作模式为隧道模式

-m指LVS的工作模式为NAT模式

-Z清空计数器

-n数字的方式来显示地址

2LVS-DR模式分析

LVS与互联网的虚拟serverip地址，简称为VIP

LVS与内部真实服务器通信的ip地址，简称为DIP

RealServer简称RS

准备工作：

一台客户机，一台LVS服务器，两台WEB服务器,配置好LVS服务器yum源。

LVS服务器与两台Realserver系统为Centos5.532位。

LVS:10.80.0.60

WEB1:10.80.0.61

WEB2:10.80.0.62

VIP:10.80.0.65

LVS-DR模式拓扑图

3LVS实现过程
3.1LVS服务器配置

开启路由功能

[root@localhost~]#vim/etc/sysctl.conf

#ControlsIPpacketforwarding

net.ipv4.ip_forward=1

[root@localhost~]#sysctl–p#使路由功能生效

使用yum安装ipvsadm工具

[root@localhost~]#yuminstall-yipvsadm

填加一个VIP地址

[root@localhost~]ifconfigeth0:010.80.0.65netmask255.255.255.255

Ipvsadm配置

定义一个集群服务，-s指调度算法为rr

[root@localhost~]#ipvsadm-A-t10.80.0.65:80-srr

向集群服务添加WEB1-g为DR方式

[root@localhost~]#ipvsadm-a-t10.80.0.65:80-r10.80.0.61–g

向集群服务添加WEB2-g为DR方式

[root@localhost~]#ipvsadm-a-t10.80.0.65:80-r10.80.0.62–g

[root@localhost~]#serviceipvsadmsave#对规则进行保存

SavingIPVStableto/etc/sysconfig/ipvsadm:[确定]

[root@localhost~]#serviceipvsadmstart

#查看规则是否生效

[root@localhost~]#ipvsadm–l

IPVirtualServerversion1.2.1(size=4096)

ProtLocalAddress:PortSchedulerFlags

->RemoteAddress:PortForwardWeightActiveConnInActConn

TCP10.80.0.65:httprr

->10.80.0.61:httpRoute100

->10.80.0.62:httpRoute100

3.2RS服务器配置
　　#处理LB转发的数据包目的地为VIP本机处理.不会在转到LB服务器
　　ifconfiglo:010.80.0.65netmask255.255.255.255
　　#使Realserver不响应ARP请求
　　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
4实验验证
　　为了验证方便,两台web1和web2服务器都安装了apache.并在var/www/html/目录下建立文件index.html.，web1服务器index.html内容WEB1，web2服务器index.html内容WEB2。通过LVS服务器的VIP地址进行访问http://10.80.0.65。如下图

　　
5总结
其实上方的方案并不全没有对RealServer服务器健康检测功能和LVS服务器的热备的功能，这次写这个案例主要是让大家对LVS这一款软件进行了解。