一、LVS简介

1.LVS(Linux Virtual Server)，负载调度器，内核集成

2.LVS体系结构

LVS架构的服务器集群系统有三个部分组成：Loader Balancer(负载均衡层)，Server Array(中间的服务器群组层)，Shared Storage(数据共享存储层)。

lvs tun配置 lvs配置详解_linux


3.LVS工作原理

  • 当用户访问 www.sina.com.cn 时，用户数据通过层层网络，最后通过交换机进入LVS服务器网卡，并进入内核网络层。
  • 进入PREROUTING后经过路由查找，确定访问的目的VIP是本机IP地址，所以数据包进入到INPUT链上。
  • IPVS是工作在INPUT链上，会根据访问的vip+port 判断请求是否 IPVS 服务，如果是则调用注册的 IPVS HOOK 函数，进行 IPVS 相关主流程，强行修改数据包的相关数据，并将数据包发往 POSTROUTING 链上。
  • POSTROUTING 上收到数据包后，根据目标 IP 地址（后端服务器），通过路由选路，将数据包最终发往后端的服务器上

4.LVS调度算法
分为两种：静态方法和动态方法
4.1静态方法：仅根据算法本身进行调度

  • RR：roundrobin，轮询,较常用
  • WRR：Weighted RR，加权轮询,较常用
  • 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
  • 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

4.2 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

  • LC：least connections 适用于长连接应用2、WLC：Weighted LC，默认调度方法,较常用
  • 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
  • NQ：Never Queue，第一轮均匀分配，后续SED
  • 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
  • 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

5.三种工作模式

  • NAT模式
  • DR模式
  • TUN模式

二、LVS工作模式之LVS-NAT模式
1.LVS-NAT工作模式：实质是多目标的DNAT,将请求报文中的目标IP和Port修改成RS的RIP和Port

  • 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
  • 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
  • 支持端口映射，可修改请求报文的目标PORT
  • VS必须是Linux系统，RS可以是任意OS系统

2.NAT模式配置及实现
2.1实验平台

Client：192.168.0.6/24
LVS:
	eth0：仅主机,192.168.0.10/24
	eth1：NAT,10.0.0.8/24
RS1：10.0.0.7/24	GW:10.0.0.8/24
RS2：10.0.0.9/24	GW:10.0.0.8/24

2.2实验步骤
(1)实验环境配置

  • RS1和RS2安装http服务，做Web页面测试，参考此博客配置，点击这里，设置RS1和RS2网关
#/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33中增加以配置
GATEWAY=10.0.0.8
#systemctl restart network
nmcli connection reload
nmcli connection up ens33
route -n #查看路由
  • Client配置
#/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
DEVICE=eth0
NAME=eth0
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.0.6
ONBOOT=yes
PREFIX=24

#systemctl restart network
nmcliconnection reload
nmcli connection up eth0
route -n #查看路由
  • LVS配置eth0和eth1，安装ipvsadm
#/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
DEVICE=eth0
NAME=eth0
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.0.10
ONBOOT=yes
PREFIX=24

#/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1
DEVICE=eth1
NAME=eth1
BOOTPROTO=static
IPADDR=10.0.0.8
ONBOOT=yes
PREFIX=24

#修改/etc/sysctl.conf，否则lvs返回响应时，无法从LVS到internet
net.ipv4.ip_forward = 1 #启用IP控制IP包转发
#命令查看
sysctl -p

(2)LVS服务器上配置模式和调度算法

#eth0/VIP,-A：增加,  -t:tcp协议，-s:调度算法wrr(加权轮询)
ipvsadm -A -t 192.168.0.10:80 -s wrr
#管理集群中RS1和RS2，-m:NAT模式，-w:权重
ipvsadm -a -t 192.168.0.10:80 -r 10.0.0.7 -m -w 3
ipvsadm -a -t 192.168.0.10:80 -r 10.0.0.9 -m -w 2

ipvsadm -Ln

(3)LVS服务器上保存模式和调度算法规则，开机有效

ipvsadm -Sn > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl enable --now ipvsadm.service

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