LVS集群

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文章目录

LVS集群（Linux Virtual server）

  • 集群概念
  • lvs模型
  • lvs调度算法
  • lvs实现
  • lvs高可用性，负载均衡

一、集群和分布式

系统性能扩展方式：

  • Scale UP：垂直扩展，向上扩展，增强，性能更强的计算机运行同样的服务
  • Scale Out：水平扩展，向外扩展，增加设备，并行地运行多个服务调度分配问题，Cluster

1、集群 Cluster

Cluster：集群,为解决某个特定问题将多台计算机组合起来形成的单个系统

1.1 Cluster分为三种类型
  • LB： Load Balancing，负载均衡，多个主机组成，每个主机只承担一部分访问请求
  • HA： High Availiablity，高可用（所有高可用都是备胎技术），避免 SPOF（single Point Of failure），单点故障
  • HPC： High-performance computing，高性能
MTBF:Mean Time Between Failure 平均无故障时间，正常时间
MTTR:Mean Time To Restoration（ repair）平均恢复前时间，故障时间
A = MTBF /（MTBF+MTTR） (0,1)：99%,99.5%,99.9%,99.99%,99.999%

SLA：服务等级协议（简称：SLA，全称：service level agreement）。
是在一定开销下为保障服务的性能和可用性，服务提供商与用户间定义的一种双方认可的协定。通常这个开销是驱动提供服务质量的主要因素。在常规的领域中，总是设定所谓的三个9，四个9来进行表示，当没有达到这种水平的时候，就会有一些列的惩罚措施，而运维，最主要的目标就是达成这种服务水平。

1年 = 365天 = 8760小时
90 = (1-90%)*365=36.5天
99 = 8760 * 1% = 87.6小时
99.9 = 8760 * 0.1% = 8760 * 0.001 = 8.76小时
99.99 = 8760 * 0.0001 = 0.876小时 = 0.876 * 60 = 52.6分钟
99.999 = 8760 * 0.00001 = 0.0876小时 = 0.0876 * 60 = 5.26分钟
99.9999= (1-99.9999%)*365*24*60*60=31秒

#停机时间又分为两种，一种是计划内停机时间，一种是计划外停机时间，而运维则主要关注计划外停机时间。


#轮询（Round Robin）：将收到的访问请求按照顺序轮流分配给群集中的各节点，均 等地对待每台服务器，而不管服务器实际的连接数和系统负载。 

#加权轮询（Weighted Round Robin）：根据调度器设置的权重值来分发请求，权重 值高的节点优先获得任务并且分配的请求越多，这样可以保证性能高的节点承担更 多请求。 

#最少连接（Least Connections）：根据真实服务器已建立的连接数进行分配，将收 到的访问请求优先分配给连接数最少的节点。如果所有的服务器节点性能相近，采用这种方式可以更好地均衡负载。 

#加权最少连接（Weighted Least Connections）：在服务器节点的性能差异较大的 情况下，调度器可以根据节点服务器负载自动调整权重，权重较高的节点将承担更 大比例的活动连接负载。 

#IP_Hash根据请求来源的IP地址进行Hash计算，得到后端服务器，这样来自同一个IP的请求总是会落到同一台服务器上处理，以致于可以将请求上下文信息存储在这个服务器上，

#url_hash 按访问url的hash结果来分配请求，使每个url定向到同一个后端服务器，后端服务器为缓存时比较有效。具体没研究过

#fair采用的不是内建负载均衡使用的轮换的均衡算法，而是可以根据页面大小、加载时间长短智能的进行负载均衡。也就是根据后端服务器时间来分配用户请求，响应时间短的优先分配

2、分布式系统

分布式存储：Ceph，GlusterFS，FastDFS，MogileFS

分布式计算：hadoop，Spark

分布式常见应用

  • 分布式应用-服务按照功能拆分，使用微服务（单一应用程序划分成一组小的服务，服务之间互相协调、互相配合，为用户提供最终价值服务）
  • 分布式静态资源–静态资源放在不同的存储集群上
  • 分布式数据和存储–使用key-value缓存系统
  • 分布式计算–对特殊业务使用分布式计算，比如Hadoop集群

3、集群和分布式

3.1 集群

同一个业务系统，部署在多台服务器上。集群中，每一台服务器实现的功能没有差别，数据和代码都是一样的。

3.2 分布式

一个业务被拆成多个子业务，或者本身就是不同的业务，部署在多台服务器上。分布式中，每一台服务器实现的功能是有差别的，数据和代码也是不一样的，分布式每台服务器功能加起来，才是完整的业务。

  • 分布式是以缩短单个任务的执行时间来提升效率的，而集群则是通过提高单位时间内执行的任务数来提升效率。

  • 对于大型网站，访问用户很多，实现一个群集，在前面部署一个负载均衡服务器，后面几台服务器完成同一业务。如果有用户进行相应业务访问时，负载均衡器根据后端哪台服务器的负载情况，决定由给哪一台去完成响应，并且一台服务器垮了，其它的服务器可以顶上来。分布式的每一个节点，都完成不同的业务，如果一个节点垮了，那这个业务可能就会失败

4、集群设计原则

可扩展性—集群的横向扩展能力

可用性—无故障时间 (SLA service level agreement)

性能—访问响应时间

容量—单位时间内的最大并发吞吐量(C10K 并发问题)

5、集群设计实现

5.1 基础设施层面

  • 提升硬件资源性能—从入口防火墙到后端 web server 均使用更高性能的硬件资源

  • 多域名—DNS 轮询A记录解析

  • 多入口—将A记录解析到多个公网IP入口

  • 多机房—同城+异地容灾

  • CDN(Content Delivery Network)—基于GSLB(Global Server Load Balance)实现全局负载均衡，如：DNS

5.2 业务层面
  • 分层：安全层、负载层、静态层、动态层、(缓存层、存储层)持久化与非持久化
  • 分割：基于功能分割大业务为小服务
  • 分布式：对于特殊场景的业务，使用分布式计算

6、LB Cluster 负载均衡集群

6.1 按实现方式划分
6.1.1 硬件

  • F5 Big-IP（F5服务器负载均衡模块）

  • Citrix Netscaler

  • A10 A10

6.1.2 软件

  • lvs：Linux Virtual Server，阿里四层 SLB (Server Load Balance)使用

  • nginx：支持七层调度，阿里七层SLB使用 Tengine

  • haproxy：支持七层调度

  • ats：Apache Traffic Server，yahoo捐助给apache

  • perlbal：Perl 编写

  • pound

6.2 基于工作的协议层次划分

SNAT：让内网用户可以访问外网

DNAT：把内网的服务共享到公网上（外网用户可以访问公司内网的服务）

6.2.1 传输层（通用）：DNAT 和 DPORT

  • LVS：

  • nginx：stream

  • haproxy：mode tcp

6.2.2 应用层（专用）：针对特定协议，常称为 proxy server

  • http：nginx, httpd, haproxy(mode http), …

  • fastcgi：nginx, httpd, …

  • mysql：mysql-proxy, mycat…

6.3 负载均衡的会话保持
6.3.1 session sticky：同一用户调度固定服务器

  • Source IP：LVS sh算法（对某一特定服务而言）

  • Cookie

6.3.2 session replication：每台服务器拥有全部session（复制）
  • session multicast cluster
6.3.3 session server：专门的session服务器（server）
  • Memcached，Redis

7、HA 高可用集群实现

  • keepalived：vrrp协议

  • Ais：应用接口规范

    heartbeat

    cman+rgmanager(RHCS)

    coresync_pacemaker

二、Linux Virtual Server简介

1、LVS介绍

LVS：Linux Virtual Server，负载调度器，内核集成，章文嵩（花名正明）, 阿里的四层SLB(Server Load Balance)是基于LVS+keepalived实现

LVS 官网：http://www.linuxvirtualserver.org/
阿里SLB和LVS：
https://yq.aliyun.com/articles/1803
https://github.com/alibaba/LVS

2、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”

3、LVS集群体系架构

4、LVS 功能及组织架构

负载均衡的应用场景为高访问量的业务，提高应用程序的可用性和可靠性。

4.1 应用于高访问量的业务

如果您的应用访问量很高，可以通过配置监听规则将流量分发到不同的云服务器 ECS（Elastic Compute Service 弹性计算服务）实例上。此外，可以使用会话保持功能将同一客户端的请求转发到同一台后端ECS

4.2 扩展应用程序

可以根据业务发展的需要，随时添加和移除ECS实例来扩展应用系统的服务能力，适用于各种Web服务器和App服务器。

4.3 消除单点故障

可以在负载均衡实例下添加多台ECS实例。当其中一部分ECS实例发生故障后，负载均衡会自动屏蔽故障的ECS实例，将请求分发给正常运行的ECS实例，保证应用系统仍能正常工作

4.4 同城容灾 （多可用区容灾）

为了提供更加稳定可靠的负载均衡服务，阿里云负载均衡已在各地域部署了多可用区以实现同地域容灾。当主可用区出现机房故障或不可用时，负载均衡仍然有能力在非常短的时间内（如：大约30s中断）切换到另外一个备可用区恢复服务能力；当主可用区恢复时，负载均衡同样会自动切换到主可用区提供服务。使用负载均衡时，您可以将负载均衡实例部署在支持多可用区的地域以实现同城容灾。此外，建议您结合自身的应用需要，综合考虑后端服务器的部署。如果您的每个可用区均至少添加了一台ECS实例，那么此种部署模式下的负载均衡服务的效率是最高的。

5、LVS集群类型中的术语

  • VS（代理服务器）：Virtual Server，Director Server(DS), Dispatcher(调度器)，Load Balancer（lvs服务器）
  • RS（真实服务器）：Real Server(lvs), upstream server(nginx), backend server(haproxy)
  • CIP：Client IP（客户机IP）
  • VIP：Virtual serve IP VS外网的IP
  • DIP：Director IP VS内网的IP
  • RIP：Real server IP （真实IP）

访问流程：CIP <–> VIP == DIP <–> RIP

三、LVS工作模式和相关命令

1、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
  • lvs-dr：操纵封装新的MAC地址（直接路由）（默认模式）
  • lvs-tun：隧道模式
1.1 LVS的NAT模式

过程：

1.当客户端发起请求报文：

源ip：cip（客户端的ip地址）

目的地址：vip（代理服务器的外网地址）

2.当数据包到达我们的代理服务器，源ip不变，需要修改目的ip及端口号

源ip：cip（客户端的ip地址）

目的地址：rip（后端真实服务器的ip）

3.真实服务器收到报文后，构建响应报文

源ip：改成真实服务器自己的ip（vip是内网地址）

目的地址：cip （外网客户端地址）

4.再发给代理服务器，代理服务器会修改源ip，将内网地址改成外网地址

源ip：vip（代理服务器的外网地址）

目的地址：cip （外网客户端的ip地址）

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处的RS的RIP和PORT实现转发

  • RIP（真实服务器）和DIP（代理服务器的内网）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lvs服务器转发，lvs服务器易于成为系统瓶颈

  • 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

1.2 IP隧道

  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的通道接口上需要配置VIP地址，以便接收DIP转发过来的数据包，以及作为响应的报文源IP。

  3. DIP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

一般来说，隧道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。

1.3 直接路由

直接路由（Direct Routing）：简称 DR 模式，采用半开放式的网络结构，与 TUN 模式的结构类似，但各节点并不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络。

负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的 IP 隧道

直接路由，LVS默认模式,应用最广泛,通过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. Director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

  • 在前端网关做静态绑定VIP和Director的MAC地址
  • 在RS上使用arptables工具
arptables -A IN -d $VIP -j DROP
arptables -A OUT -s $VIP -j mangle --mangle-ip-s $RIP

在RS上修改内核参数以限制arp通告及应答级别

##真实服务器修改
/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
#忽略arp广播
/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
#关闭无故arp（关闭后端真实服务器的广播）

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

  1. RS和Director要在同一个物理网络

  2. 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

  3. 不支持端口映射（端口不能修改）

  4. 无需开启 ip_forward（路由转发）

  5. RS可使用大多数OS系统

1.4 LVS工作模式总结和比较
说明 NAT TUN DR
优点 端口转换 WAN 性能最好
缺点 性能瓶颈 服务器支持隧道模式 不支持跨网段
真实服务器要求 any Tunneling Non-arp device
支持网络 private（私网） LAN/WAN（私网/公网） LAN（私网）
真实服务器数量 low (10~20) High (100) High (100)
真实服务器网关 lvs内网地址 Own router（网工定义） Own router（网工定义）

2、LVS 调度算法

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

  • 静态算法：不管后端服务器的状态，根据本身算法进行调度
  • 动态算法：会根据后端服务器的状态来进行调度
2.1 静态算法
  • RR：roundrobin，轮询，较常用
  • WRR：Weighted RR，加权轮询，较常用（先算总权重，再用自己的权重除以总权重）
  • 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
2.2 动态算法

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 （根据一个参考值来确定服务器是否忙碌，值越小，表示服务器清闲，就会优先调度使用此服务器）

  • LC：least connections 适用于长连接应用（最小连接数）
Overhead=activeconns*256+inactiveconns
  • WLC：Weighted LC，默认调度方法，较常用（加权最小连接数）
Overhead=(activeconns*256+inactiveconns)/weight
  • 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

  • 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

  • FO：Weighted Fail Over 调度算法，在此FO算法中，遍历虚拟服务所关联的真实服务器链表，找到还的且权重最高的真实服务器，进行调度，属于静态算法

  • OVF：Overflow connection 调度算法，基于真是服务器的活动连接数量和权重值实现，将新连接调度到权重最高的真实服务器，知道其活动连接数量超过权重值，之后调度到下一个权重值最高的真实服务器，在此OVF算法中，遍历虚拟服务相关联的真实服务器链表，找到权重值最高的可用真实服务器，属于动态算法

一个可用的真实服务器需要同时满足以下条件：

  • 未过载（未设置IP_VS_DEST_F_OVERLOAD标志）
  • 真实服务器当前的活动连接数量小于其权重值
  • 其权重值不为零

四、ipvsadm 工具

1、ipvsadm 工具选项说明

-A: 添加虚拟服务器
-D: 删除整个虚拟服务器
-s: 指定负载调度算法(轮询: rr、加权轮询: wrr、最少连接: lc、加权最少连接: wlc)
-a: 添加真实服务器（节点服务器）
-d: 删除某一个节点
-t: 指定VIP地址及TCP端口
-r: 指定RIP地址及TCP端口
-m: 表示使用NAT群集模式
-g: 表示使用DR模式
-i: 表示使用TUN模式
一w: 设置权重(权重为0时表示暂停节点)
-p 60: 表示保持长连接60秒
-l: 列表查看 LVS虚拟服务器(默认为查看所有)
-n: 以数字形式显示地址、端口等信息，常与"-l“选项组合使用。ipvsadm -ln

#管理集群服务
ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]] [-M netmask] [--pe persistence_engine] [-b sched-flags]

ipvsadm -D -t|u|f service-address #删除
ipvsadm –C #清空
ipvsadm –R #重载,相当于ipvsadm-restore
ipvsadm -S [-n] #保存,相当于ipvsadm-save


#管理集群中的RS
ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight]  
ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address
ipvsadm -L|l [options]
ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]

选项：
lvs类型：
    -g: gateway, dr类型，默认
    -i: ipip, tun类型
    -m: masquerade, nat类型        
    -w: weight：权重

示例：
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
-A：新建一个代理服务器
-t：tcp协议
-s：代表算法（轮询）

yum install ipvsadm

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

五、NAT模式 LVS负载均衡部署

配置环境：

负载调度器：配置双网卡 内网：192.168.10.11(ens33)  外网卡：10.0.0.1(ens37)
二台WEB服务器集群池：192.168.10.12、192.168.10.13    
一台NFS共享服务器：192.168.10.14
客户端：

1、部署共享存储

  • NFS服务器：192.168.10.14

NFS 是一种基于 TCP/IP 传输的网络文件系统协议，最初由 Sun 公司开发。通过使用 NFS 协议，客户机可以像访问本地目录一样访问远程服务器中的共享资源。对于大多数负载均衡 群集来说，使用 NFS 协议来共享数据存储是比较常见的做法，NFS 也是 NAS 存储设备必然支持的一种协议。

NFS 服务的实现依赖于 RPC（Remote Process Call，远端过程调用）机制，以完成远程 到本地的映射过程。在 CentOS 7 系统中，需要安装 nfs-utils、rpcbind 软件包来提供 NFS 共享服务，前者用于 NFS 共享发布和访问，后者用于 RPC 支持

systemctl stop firewalld
setenforce 0
#关闭防火墙和防护中心

rpm -qa |grep nfs
#查看是否已安装 nfs 相关的软件包

#yum install nfs-utils rpcbind -y
#没有安装时，安装相关软件包

systemctl start nfs
#开启服务

mkdir /benet
mkdir /accp
#建立新的文件夹

#设置共享策略，添加共享文件夹
vim /etc/exports
/benet  *
/accp  *

exportfs -r
#重新加载共享目录

exportfs -v
#显示共享目录信息

cd /accp
#切换目录

echo accp > index.html
#将accp内容写入/accp/index.html文件中，创建站点文件

cd /benet
#切换目录

echo benet > index.html
#将benet内容写入/benet/index.html文件中，创建站点文件

##验证
showmount -e 192.168.10.14
#使用另外的设备访问本机，显示共享目录

image-20240305160242643

image-20240305160403498

  • 验证

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2、节点服务器（后端真实服务器）

  • WEB服务器集群池：192.168.10.12、192.168.10.13
1、地址：192.168.10.12
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#关闭防火墙和防护中心

showmount -e 192.168.10.14
#查看nfs共享服务

rpm -q httpd
#查看httpd服务是否安装

#yum install -y httpd
#如果没有安装，先安装httpd服务

systemctl start httpd
#开启httpd服务

mount 192.168.10.14:/accp /var/www/html
#挂载站点

df
#查看挂载情况

#修改网卡配置文件
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
GATEWAY=192.168.10.11
#网关地址要修改成调度服务器的内网地址

systemctl restart network
#重启网卡

route -n
#查看网关


2、地址：192.168.10.13
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#关闭防火墙和防护中心

showmount -e 192.168.10.14
#查看nfs共享服务

rpm -q httpd
#查看httpd服务是否安装

#yum install -y httpd
#如果没有安装，先安装httpd服务

systemctl start httpd
#开启httpd服务

mount 192.168.10.14:/benet /var/www/html
#挂载站点

df
#查看挂载情况

#修改网卡配置文件
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
GATEWAY=192.168.10.11
#网关地址要修改成调度服务器的内网地址

systemctl restart network
#重启网卡

route -n
#查看网关
  • 第一台web服务器（地址：192.168.10.12）

image-20240305162020824

image-20240305162151503

  • 第二台web服务器（地址：192.168.10.13）

image-20240305162507826

image-20240305162650758

3、调度服务器（代理服务器）

  • 负载调度器：配置双网卡

    内网：192.168.10.11(ens33)

    外网卡（虚拟网卡）：10.0.0.1(ens37)

systemctl stop firewalld
setenforce 0
#关闭防火墙和防护中心

yum install -y ipvsadm.x86_64
#安装ipvsadm.x86_64软件

添加一块新网卡

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
#切换目录

cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens37
#复制

#修改ens37网卡配置文件
vim ifcfg-ens37
GATEWAY=10.0.0.1
#将网关地址与自己的ip地址设置成一样的

vim ifcfg-ens33
GATEWAY=192.168.10.11
#将网关地址与自己的ip地址设置成一样的

systemctl restart network
#重启网卡

route -n
#查看网关

sysctl -a |grep ip_forward
#查看路由转发功能（IP转发）状态

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
#打开路由转发功能，添加上面一行

sysctl -p
#重新加载配置文件

systemctl start ipvsadm.service
#开启ipvsadm服务（会报错，因为没有那个文件或目录/etc/sysconfig/ipvsadm）

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
#保存配置文件

systemctl start ipvsadm.service
#开启ipvsadm服务

systemctl status ipvsadm.service
#查看ipvsadm服务状态

ipvsadm -C
#清空策略

ipvsadm -ln
#查看策略（此时策略是空的）

ipvsadm -A -t 10.0.0.1:80 -s rr
#添加一个监听 10.0.0.1 的 80 端口的虚拟服务，并使用轮询调度算法来分发进入的请求

ipvsadm -a -t 10.0.0.1:80 -r 192.168.10.12:80 -m
#添加一个后端真实服务器 192.168.10.12:80 到已存在的虚拟服务 10.0.0.1:80，并使用 NAT 模式进行负载均衡

ipvsadm -a -t 10.0.0.1:80 -r 192.168.10.13:80 -m
#添加一个后端真实服务器 192.168.10.13:80 到已存在的虚拟服务 10.0.0.1:80，并使用 NAT 模式进行负载均衡

ipvsadm -ln
#查看策略

ipvsadm
#启动

##验证
curl 10.0.0.1
#访问虚拟服务ip，web服务器页面内容轮询出现

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image-20240305171348444

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LVS的负载调度算法有四种最常用的：轮询算法（rr）、加权轮询（wrr）、最少轮询（lc）、加权最少轮询（wlc）

1、创建虚拟服务器(注意：NAT模式要两块网卡，调度器的地址是外网口地址)
群集的VIP地址为192.168.80.33，针对TCP 80端口提供负载分流服务，使用的轮询调度算法。对于负载均衡调度器来说，VIP必须是本机实际已启用的IP地址
ipvsadm -A -t 192.168.20.11:80 -s rr

//选项 "-A"表示添加虚拟服务器，"-t"用来指定VIP地址及TCP端口，"-s"用来指定负载调度算法——rr、wrr、lc、wlc

2、添加服务器节点
ipvsadm -a -t 192.168.20.11:80 -r 192.168.80.33:80 -m
ipvsadm -a -t 192.168.20.11:80 -r 192.168.80.44:80 -m

//选项 "-a"表示添加真实服务器，"-t"用来指定VIP地址及TCP端口，"-r"用来指定RIP地址及TCP端口，"-m"表示使用NAT群集模式（"-g"是DR模式，"-i"是TUN模式）
{ -m参数后面还可以跟-w的参数，这里没有做的"-w"用来设置权重（权重为0时表示暂停节点）}

4、删除服务器节点
ipvsadm -d -r 192.168.90.22:80 -t 192.168.80.88:80

//需要从服务器池中删除某一个节点时，使用选项"-d"。执行删除操作必须指定目标对象，包括节点地址、虚拟IP地址。如上所示的操作将会删除LVS群集192.168.80.88中的节点192.168.90.22

若需要删除整个虚拟服务器时，使用选项-D并指定虚拟IP地址即可，无需要指定节点。例如：“ipvsadm -D -t 192.168.80.11:80"，则删除此虚拟服务器。

ipvsadm -L	//查看节点状态，加个"-n"将以数字形式显示地址、端口信息
ipvsadm-save  > /etc/sysconfig/ipvsadm	//保存策略

使用导出/导入工具ipvsadm-save/ipvsadm-restore可以保存、恢复LVS策略，方法类似于iptables的规则的导出、导入

六、LVS DR模式部署

1、原理解释

客户机发起请求，经过调度服务器（lvs）和算法调度，去访问真实服务器（RS），由于不原路返回，客户端不知道，真实主机的ip地址，所以只能通过调度服务器的外网ip（vip）去返回报文信息。

2、实际操作—DR模式部署

#环境简介
DR 服务器：192.168.10.11
web 服务器1：192.168.10.12
web 服务器2：192.168.10.13
vip（虚拟回环）：192.168.10.100
客户端：192.168.10.14
2.1 配置负载调度器
  • DR服务器：192.168.10.11
  • vip（虚拟回环）：192.168.10.100
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#关闭防火墙和防护中心

ifconfig ens33:0 192.168.10.100/32
#设置临时虚拟网卡

#调整/proc响应参数，添加下面内容
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
#调整/proc响应参数，对于 DR 群集模式来说，由于 LVS 负载调度器和各节点需要共用 VIP 地址，应该关闭 Linux 内核的重定向参数响应服务器不是一台路由器，那么它不会发送重定向，所以可以关闭该功能

sysctl -p
#刷新配置

##配置负载分配策略
modprobe ip_vs
#加载模块

cat /proc/net/ip_vs
#查看加载的模块

yum install -y ipvsadm.x86_64
#安装服务

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
#保存配置文件

systemctl start ipvsadm.service
#开启ipvsadm服务

ipvsadm -A -t 192.168.10.100:80 -s rr
#添加一个监听 192.168.10.100 的 80 端口的虚拟服务，并使用轮询调度算法来分发进入的请求

ipvsadm -a -t 192.168.10.100:80 -r 192.168.10.12:80 -g
#添加一个后端真实服务器 192.168.10.12:80 到已存在的虚拟服务 192.168.10.100:80，并使用 DR 模式进行负载均衡

ipvsadm -a -t 192.168.10.100:80 -r 192.168.10.13:80 -g
#添加一个后端真实服务器 192.168.10.13:80 到已存在的虚拟服务 192.168.10.100:80，并使用 DR 模式进行负载均衡

ipvsadm -ln
#查看策略

ipvsadm
#启动

image-20240306145607122

image-20240306145820744

image-20240306145944495

image-20240306150248686

2.2 节点服务器
  • web 服务器1：192.168.10.12
  • web 服务器2：192.168.10.13
1、第一台web服务器：地址：192.168.10.12
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
#关闭防火墙和防护中心

rpm -q httpd
#查看httpd服务是否安装

yum install -y httpd
#安装httpd（如果没有安装，需要先进行安装）

systemctl start httpd
#开启服务

ifconfig lo:0 192.168.10.100/32
##设置临时虚拟网卡

cd /var/www/html
#切换目录

echo this is 192.168.10.12 > index.html
#添加内容

#调整/proc响应参数，添加下面内容
vim /etc/sysctl.conf 
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
#添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
#系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址，而是物理mac地址上的IP

sysctl -p
#刷新配置


2、第二台web服务器：地址：192.168.10.13
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
#关闭防火墙和防护中心

yum install -y httpd
#安装httpd（如果没有安装，需要先进行安装）

systemctl start httpd
#开启服务

##使用永久生效网卡，添加虚拟网卡配置
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
#切换目录

cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
#复制相关配置

#修改配置文件
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.10.100
NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=127.0.0.0
#修改回环网卡名，IP地址，子网掩码

systemctl restart network
#重启网卡

cd /var/www/html
#切换目录

echo this is 192.168.10.13 > index.html
#添加内容

#调整/proc响应参数，添加下面内容
vim /etc/sysctl.conf 
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
#添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
#系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址，而是物理mac地址上的IP

sysctl -p
#刷新配置
  • 第一台web服务器（地址：192.168.10.12）

image-20240306150923013

image-20240306151035861

image-20240306151230544

  • 第二台web服务器（地址：192.168.10.13）

image-20240306152025505

image-20240306152504686

image-20240306152704608

  • 验证
客户端：192.168.10.14
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#关闭防火墙和防护中心

##验证
curl 192.168.10.100
#使用客户端设备访问设置的vip，两台web服务器使用轮询算法交替出现

image-20240306152900591

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