一、负载均衡介绍

  • 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;

二、LVS实现负载均衡

1、LVS介绍与模式

  • 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)

a)NAT模式

Linux集群:LVS搭建负载均衡集群(一)

  • 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

b) IP Tunnel模式

Linux集群:LVS搭建负载均衡集群(一)

  • 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

c)DR模式

Linux集群:LVS搭建负载均衡集群(一)

  • 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

2、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

3、NAT模式搭建LVS

a)准备工作

  • 准备三台服务器;
  • NAT模式下,调度器需要两个IP,一个公网IP一个内网IP;
  • 真实服务器只需要内网IP;
  • 调度器dir:192.168.242.128(内网IP),192.168.248.88(公网IP:vm虚拟机增加一块网卡,选择仅主机网络模式,设好IP作为外网IP),参考:http://blog.51cto.com/3069201/2065077
  • 真实服务器rs1:192.168.242.129(内网IP),网关要设为调度器的内网IP(编辑网卡配置文件即可)
  • 真实服务器rs2:192.168.242.130(内网IP),网关要设为调度器的内网IP(编辑网卡配置文件即可)

b)关闭防火墙(三台都需要)

[root@zlinux-01 ~]# systemctl stop firewalld
[root@zlinux-01 ~]# systemctl disable firewalld
[root@zlinux-01 ~]# iptables -F; iptables -t nat -F; service iptables save              //没有iptables,使用yum install -y iptables-services安装
# 目的是为了调用一个空的规则

c)dir上安装ipvsadm和添加脚本

[root@zlinux-01 ~]# yum install -y ipvsadm
[root@zlinux-01 ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh   //添加以下内容

#! /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
# director 设置nat防火墙
iptables -t nat -F
iptables -t nat -X
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.242.0/24  -j MASQUERADE
# director设置ipvsadm
IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'
$IPVSADM -C
$IPVSADM -A -t 192.168.248.88:80 -s wlc -p 3
$IPVSADM -a -t 192.168.248.88:80 -r 192.168.242.128:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 192.168.248.88:80 -r 192.168.242.129:80 -m -w 1

[root@zlinux-01 ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh             //没内容输出,说明没问题

d)测试

#在dir分别访问两个rs
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.242.129
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.242.130
LVS-zlinux03
#在dir上访问dir的外网IP
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88          //一直访问同一个,是因为设置了-p 300选项,300秒内一直不会变更请求
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh            //去掉-p选项
[root@zlinux-01 ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh    //再次测试,就会轮换了
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02