1、负载均衡服务LVS

负载均衡会话保持有哪几种方法？

session sticky：同一用户调度固定服务器            #session绑定  生产中使用较少
session replication:每台服务器拥有全部session    #session复制  session一般放内存，占用空间较大
session server：专门的session服务器             #session server  用redis保存session

Linux系统文件的特殊权限分为哪三种？

suid，sgid，stikey

Linux Virtual Server

LVS工作原理

VS根据请求报文的目标IP和目标协议及端口将其调度转发至某RS,根据调度算法来挑选RS.LVS是内核 级功能,工作在INPUT链的位置,将发往INPUT的流量进行“处理”
用以下命令可看内核支持LVS
grep -i -C 10 ipvs /boot/config-4.18.0-147.el8.x86_64

LVS集群类型中的术语

VS：Virtual Server（虚拟服务器）、Director Server主管服务器（DS）、Dispatcher（调度器）、load balancer负载平衡器
RS：Real Server真实服务器（lvs）、上游服务器（nginx）、后端服务器（haproxy）
CIP：客户端IP 
VIP：虚拟服务IP   VS外网的IP 
DIP：主管IP      VS内网的IP 
RIP：真实服务器IP
访问流程：CIP<——>VIP==DIP<——>RIP
用户发请求到VIP,通过DIP到达RIP

LVS集群的工作模式

lvs-nat：修改请求报文的目标IP,多目标IP的DNAT（客户端发请求到达LVS，调度到后端的某一个real server）
lvs-dr：操纵封装新的MAC地址 
lvs-tunnel：在原请求IP报文之外新加一个IP首部 
lvs-fullnat：修改请求报文的源和目标IP,默认内核不支持

LVS的NAT模式(所有报文来回都经过lvs，lvs压力大)

lvs-nat：本质是多目标IP的DNAT,通过将请求报文中的目标地址和目标端口修改为某挑出的RS的RIP和 PORT实现转发 
(1)RIP和DIP应在同一个IP网络,且应使用私网地址；RS的网关要指向DIP  
(2)请求报文和响应报文都必须经由Director转发,Director易于成为系统瓶颈 
(3)支持端口映射,可修改请求报文的目标PORT 
(4)VS必须是Linux系统,RS可以是任意OS系统

在LVS的NAT模式下，请求包和返回包都由LVS收发，无人承担。虽然lvs可支持百万玩级别并发，但后端服务器也不能太多。

LVS的DR模式（请求报文经lvs，回复报文不通过lvs，减轻lvs压力，但lvs与后端服务器之间不能跨网段）

LVS-DR：Direct Routing,直接路由,LVS默认模式,应用最广泛,通过为请求报文重新封装一个MAC首部进行转发,源MAC是DIP所在的接口的MAC,目标MAC是某挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址；源 IP/PORT,以及目标IP/PORT均保持不变

DR模式的特点：

1. LVS和各RS都配置有VIP 
2. 确保前端路由器将目标IP为VIP的请求报文发往Director
3. RS的RIP可以使用私网地址,也可以是公网地址；RIP与DIP在同一IP网络；RIP的网关不能指向 DIP,以确保响应报文不会经由Director 
4. 因为ARP是基于广播机制实现的，中间有路由他就过不去了，所以RS和LVS要在同一个物理网络
5. 请求报文要经由Director,但响应报文不经由Director,而由RS直接发往Client
6. 不支持端口映射(端口不能修改) 
7. 无需开启 ip_forward 
8. RS可使用大多数OS系统

后端RS各机器的VIP地址是一样的，当用户访问这个VIP地址时，会发ARP广播，后端RS机器收到广播后，都会响应，就会产生地址冲突。此时需关闭内核中的/proc/sys/net/ipv4conf/all/arp_ignore，
VIP绑定网卡的内核选项也关掉/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
关掉这两项后，则不响应用户发来的广播，

但是当网卡重启的时候，他会主动发布自己拥有的VIP和MAC地址，这样也会造成地址冲突，
把内核中的/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce关掉，
VIP绑定网卡的内核选项也关掉/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
关掉这两项后，则不主动向外发布自己的地址。

LVS向后端RS转包，需要提前在LVS上配置后端RS的IP地址，这就需要后端RS配置两张网卡，RS的VIP网卡关闭内核参数，ip网卡不关内核参数，就可以接收并响应LVS的ARP广播。VIP通常绑在lo回环网卡上，并关闭lo网卡的ARP广播内核参数，不响应也不发布自己的地址。

请求报文经过LVS，响应报文不通过LVS，减小LVS的压力。

LVS的TUNNEL模式（请求报文经lvs，回复报文不通过lvs，减轻lvs压力，lvs与后端服务器可跨网段使用）

转发方式：不修改请求报文的IP首部(源IP为CIP,目标IP为VIP),而在原IP报文之外再封装一个IP首部(源IP是DIP,目标IP是RIP),将报文发往挑选出的目标RS；RS直接响应给客户端(源IP是VIP,目 标IP是CIP)

TUNNEL模式特点：

1. RIP和DIP可以不处于同一物理网络中,RS的网关一般不能指向DIP,且RIP可以和公网通信.也就是说集群节点可以跨互联网实现.DIP, VIP, RIP可以是公网地址 
2. RealServer的tun接口上需要配置VIP地址,以便接收director转发过来的数据包,以及作为响应的 报文源IP 
3. Director转发给RealServer时需要借助隧道,隧道外层的IP头部的源IP是DIP,目标IP是RIP,而RealServer响应给客户端的IP头部是根据隧道内层的IP头分析得到的,源IP是VIP,目标IP是CIP 
4. 请求报文要经由Director,但响应不经由Director,响应由RealServer自己完成
5. 不支持端口映射 
6. RS的OS须支持隧道功能
7.需创建一个专门的tunnel网卡，用来支持两个IP头

应用场景:

一般来说,TUN模式常会用来负载调度缓存服务器组,这些缓存服务器一般放置在不同的网络环境,可以就近 折返给客户端.在请求对象不在Cache服务器本地命中的情况下,Cache服务器要向源服务器发送请求,将结 果取回,最后将结果返回给用户. LAN环境一般多采用DR模式,WAN环境虽然可以用TUN模式,但是一般在WAN环境下,请求转发更多的被 haproxy/nginx/DNS等实现.因此,TUN模式实际应用的很少,跨机房的应用一般专线光纤连接或DNS调度

LVS的FULLNAT模式

通过同时修改请求报文的源IP地址和目标IP地址进行转发

CIP --> DIP 
VIP --> RIP 

FULLNAT模式特点： 
1. VIP是公网地址,RIP和DIP是私网地址,且通常不在同一IP网络；因此,RIP的网关一般不会指向DIP 
2. RS收到的请求报文源地址是DIP,因此,只需响应给DIP；但Director还要将其发往Client 
3. 请求和响应报文都经由Director 
4. 相对NAT模式,可以更好的实现LVS-RealServer间跨VLAN通讯 
5. 支持端口映射 注意：此类型kernel默认不支持

LVS工作模式总结和比较

	ANT	TUNNEL	DR
Real Server（后端服务器要求）	any没要求	Tunneling 开启tunnel模式的网卡	Non-arp device 关掉ARP广播
Real Server network（网络）	private 私网	LAN/WAN 私网/公网	LAN 私网
Real Server number （后端服务器数量）	low （10-20）都经lvs，数量不能太多	High （100）	High （100）
Real Server gateway（网关）都指自己	load balancer	own route	own route
优点	端口转换	WAN	性能最好
缺点	性能瓶颈	要求支持隧道，不支持端口转换	不支持跨网段和端口转换

LVS的工作模式及对应的工作原理

工作模式：
NAT模式、DR模式、TUNNEL模式、FULLNAT模式

工作原理：
NAT模式工作原理：支持修改IP地址和端口号，需原路返回（改四层，层次越低，效率越高）
DR模式工作原理：只修改数据链路层，不需要原路返回（改两层，层次越低，效率越高）
TUNNEL模式工作原理：增加tunnel网卡，设置IP头，不需要原路返回（改三层，层次越低，效率越高）

LVS 调度算法（四种静态、六种动态，其中默认算法是WLC）

ipvs scheduler：根据其调度时是否考虑各RS当前的负载状态 
分为两种：静态方法和动态方法

静态方法（根据算法本身进行调度 RR、WRR、SH、DH ）

仅根据算法本身进行调度 
1,   RR：roundrobin,轮询,较常用,雨露均沾,大锅饭 
2,   WRR：Weighted RR,加权轮询,较常用 
3,   SH：Source Hashing,实现session sticky,源IP地址hash；将来自于同一个IP地址的请求始终发 往第一次挑中的RS,从而实现会话绑定 
4,   DH：Destination Hashing；目标地址哈希,第一次轮询调度至RS,后续将发往同一个目标地址的 请求始终转发至第一次挑中的RS,典型使用场景是正向代理缓存场景中的负载均衡,如: Web缓存

动态方法（主要根据每RS当前的负载状态及调度算法进行调度Overhead=value 较小的RS将被调度）

六种：LC、WLC、SED、NQ、LBLC、LBLCR

1、LC：至少连接适用于长连接应用

Overhead=activeconns*256+inactiveconns

2、WLC：Weighted LC,默认调度方法,较常用

Overhead=（activeconns*256+inactiveconns）/weight

3、SED：Shortest Expection Delay,初始连接高权重优先,只检查活动连接,而不考虑非活动连接

Overhead=（activeconns+1）*256/weight

4、NQ：从不排队，第一轮均匀分配，后续SED

5、LBLC：Locality-Based LC,动态的DH算法,使用场景：根据负载状态实现正向代理,实现Web Cache等

6、LBLCR：LBLC with Replication,带复制功能的LBLC,解决LBLC负载不均衡问题,从负载重的复制 到负载轻的RS,实现Web Cache等

面试题：LVS中有的调度算法有哪些

静态调度算法：RR WRR SH DH
动态调度算法：LC WLC SED NQ LBLC LBLCR

LVS相关软件

程序包：ipvsadm

Unit File：ipvsadm.service
主程序：/use/sbin/ipvsadm
规则保存工具：/use/sbin/ipvsadm-save
规则重载工具：/use/sbin/ipvsadm-restore
配置文件：/etc/sysconfig/ipvsadm-config
ipvs调度规则文件：/etc/sysconfig/ipvsadm

ipvsadm核心功能： 集群服务管理：增,删,改 集群服务的RS管理：增,删,改 查看

ipvsadm 工具用法：

管理集群服务
创建集群：ipvsadm -A -t|u|f 10.0.0.100:80
修改集群：ipvsadm -E -t|u|f 10.0.0.100:80
删除某个集群：ipvsadm -D -t|u|f 10.0.0.100:80 
-t TCP协议的端口
-u UDP协议的端口
-f firewall mark，标记，一个数字

持久保存集群规则：ipvsadm -S -n  相当于ipvsadm-save > ipvs.rule 把集群保存到文件
规则全部清空：ipvsadm -C
重载集群：ipvsadm -R  相当于ipvsadm-restore < ipvs.ruls 把文件中的规则加载到集群中

开机自动加载需写入指定文件中：/etc/ipvsadm.rules
ipvsadm -S -n >> /etc/ipvsadm.rules
ubuntu的ipvsadm开机自启需改文件/etc/default/ipvsadm
AUTO="false" 改为AUTO="true"  然后重启

但红帽系列的开机自动加载写入的文件是：/etc/sysconfig/ipvsadm  
ipvsadm -S -n > /etc/sysconfig/ipvsadm默认不存在，直接生成
红帽系列直接systemctl enable ipvsadm.service

管理集群中的RS
在集群中添加RS：ipvsadm -a -t|u|f 10.0.0.100:80 -r 10.0.0.8:80 -g|i|m
-g gateway，dr类型，默认
-i ipip，tunnel类型
-m masquerade，nat类型
-w weight ，权重
在集群中修改RS：ipvsadm -e -t|u|f 10.0.0.100:80 -r 10.0.0.8:80 -g|i|m
在集群中删除RS：ipvsadm -d -t|u|f 10.0.0.100:80 -r 10.0.0.8:80 
查看存在的集群：ipvsadm -Ln

其中默认工作模式是DR模式，其Forward为Route，默认算法是wlc