负载均衡集群介绍、LVS介绍及调度算法、LVS NAT模式搭建

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负载均衡集群介绍、LVS介绍及调度算法、LVS NAT模式搭建

科技小能手 2017-11-12 16:01:00 浏览707
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负载均衡集群介绍

  • 实现负载均衡集群的软件有:LVS、keepalived、Nginx、haproxy等。其中LVS属于四层(网络OSI模型);Nginx 属于七层;haproxy既可以认为是四层,也可以当作是七层使用。

  • keepalived 的负载均衡功能其实就是lvs

  • LVS、haproxy这种四层负载均衡可以分发除80端口以外的通信,如mysql-3306;而nginx 仅仅支持http,https,mail。

  • 相对来说,LVS 这种四层的更加稳定,能承受更多的请求,而nginx 这种七层的更加灵活,能实现更多的个性化需求。

LVS 介绍

  • LVS 是由中国人章文嵩开发的
  • 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 balancer),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 Sever,简称rs)

LVS NAT 模式

9Sc7OU.jpg

  • 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i去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,只需要分发器有公网ip即可,所以比较节省公网ip资源

注意: 该模式中,load balancer 是限制该架构处理用户请求的一个瓶颈,所以该模式比较适合小模式的集群(服务器rs在10台以内);该模式的优势是节省公网资源。

LVS IP Tunnel模式

9ScbmF.md.jpg

  • 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

注意: real server通过一个公网IP直接返回到用户,这就省略数据回到load balancer分发器的过程,这样就load balancer就没有瓶颈。

LVS DR 模式

9S27a4.md.jpg

  • 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,它会把数据包的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,所以它认为是它自己

LVS 调度算法

  • 轮询 Round-Robin rr

    • 用户的请求过来,它均衡的将请求分发到rs上,没有优劣之分
  • 加权轮询 Weight Round-Robin wrr

    • 带权重的轮询,可以对机器单独设置权重,对权重高的机器发送的请求会多一些
  • 最小连接 Least-Connection lc

    • 把请求发送到请i去数量少的rs上
  • 加权最小连接 Weight Least-Connection wlc

    • 带权重的最小连接,权重高的优先
  • 基于局部性的最小连接 Locality-Based Least Connection 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

常用的是前四中算法

LVS NAT模式搭建

是通过iptables 实现

准备工作

  • 准备三台虚拟机

    • 分发器 (调度器director)

      内网:192.168.159.133,外网:192.168.64.151

    • real server1 (real 1)

      内网:192.168.159.131,网关:192.168.159.130

    • real server2 (real 2)

      内网:192.168.159.132,网关:192.168.159.130

  • 关闭三台机器的防火墙

    建议使用iptables:
    [root@centos04 ~]# systemctl stop firewalld
    // 关闭firewalld 防火墙

    [root@centos04 ~]# systemctl disable firewalld
    // 禁止firewalld防火墙开机启动

    // 此处建议使用iptables
    [root@centos04 ~]# yum install -y iptables.service
    // 安装iptables.servcie

    [root@centos04 ~]# systemctl enable iptables
    // 设置iptables 开机启动

    [root@centos04 ~]# systemctl start iptables
    // 开启iptables 服务

    [root@centos04 ~]# iptables -F
    // 清空防火墙规则

    [root@centos04 ~]# service iptables save
    // 保存当前规则

    // 进行该设置的原因是NAT模式是基于防火墙nat表的一种模式,所以会使用iptables规则。

    临时关闭selinux
    [root@centos04 ~]# getenforce
    // 查看selinux状态
    // Enforcing 为开启, Permissive 为关闭
    [root@centos04 ~]# setenforce 0/1
    // 开启、关闭防火墙
    // 0为关闭、1为开启

    永久关闭selinux
    [root@centos04 ~]# vim /etc/selinux/config
    // 将selinux 由enforcing 改成disabled

配置分发器

  • 在dir(分发器)上安装ipvsadm

    [root@centos04 ~]# yum install -y ipvsadm
    // 这个工具和iptables 有点像
    // 如果下载很慢,则进入/etc/yum.repos.d/
    // 将epel.repo 重命名,下在完之后改回来

  • 在dir(分发器)上编写脚本

    [root@centos04 ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh
    #! /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,我这里的两个网卡分别为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 192.168.64.0/24 -j MASQUERADE
    // director设置ipvsadm规则
    IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'
    $IPVSADM -C
    // -C=clear,清除规则
    $IPVSADM -A -t 192.168.64.151:80 -s rr 
    // -A:=add,添加规则,定义算法的规则;
    // -t:分发器ip(外网ip);
    // -s 指定算法;
    // -p:指定超时时间(解决session问题:保证同一请求被分发到同一rs上)单位为秒。
    // 因为添加-p选项后会影响测试效果,所以在此不加该参数(注:时间不能设置为0)
    $IPVSADM -a -t 192.168.64.151:80 -r 192.168.159.131:80 -m -w 1
    $IPVSADM -a -t 192.168.64.151:80 -r 192.168.159.132:80 -m -w 1
    // -a:=add,增加nat架构中的rs;
    // -r:指定rs的IP;
    // -m:指定LVS模式为NAT(masquerade)
    // -w:=weight,指定权重

    执行脚本:
    [root@centos04 ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh 
    // 执行该脚本时无错误输出说明没问题。

    查看ipvsadm规则:
    [root@centos04 ~]# ipvsadm -ln
    IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
    Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
    -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
    TCP 192.168.64.151:80 rr
    -> 192.168.159.131:80 Masq 1 0 0 
    -> 192.168.159.132:80 Masq 1 0 0

配置rs

  • 在两台rs上安装Nginx,并分别设置主页来区分两台机器。

    [root@localhost ~]# yum install -y nginx
    [root@localhost ~]# systemctl start nginx

    // 如果nginx 是yum安装,其主页目录为 /usr/share/nginx/html/index.html

测试

  • 访问外网ip:192.168.64.151

    [root@centos04 ~]# curl 192.168.64.151
    This is real server 2
    [root@centos04 ~]# curl 192.168.64.151
    this is real server 1
    [root@centos04 ~]# curl 192.168.64.151
    This is real server 2
    [root@centos04 ~]# curl 192.168.64.151
    this is real server 1

  • \

本文转自 豆渣锅 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/754599082/2066629

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