lvs负载均衡
一.企业集群概述1.集群的含义（cluster）2.存在的问题3.问题解决的方法二.企业集群分类1.负载均衡群集（Load Balance Cluster)2.高可用集群3.高性能运算集群三.负载均衡群集架构1.负载均衡的结构2.负载均衡群集工作模式分析（1）NAT模式——地址转换（2）TUN模式——IP隧道（3）DR模式——直接路由四.LVS虚拟服务器1.介绍2.lvs的负载调度算法（1）轮询（2）加权轮询（3）最少连接（4）加权最少连接五.LVS集群创建管理1.步骤2.LVS的管理工具–ipvsadm3.实际案例六.LVS-NAT模式部署1.实验环境准备2.配置节点服务器web1，web2（后端服务器）（1）修改网卡网关为LVS服务器（2）安装httpd（3）分别编辑web1和web2的网站内容3.配置负载调度器LVS（1）添加配置虚拟网卡ens36（2）配置SNAT转发规则（3）加载LVS内核模块（4）安装ipvsadm管理工具（5）配置负载分配策略（6）启动策略4.测试七.总结一.企业集群概述
1.集群的含义（cluster）
集群、群集由多台主机服务器组成，对外只表现为一个整体。
2.存在的问题
互联网用用中，随着站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求越来越高，单台服务器力不从心，会出现单点故障
3.问题解决的方法
（1）使用价格昂贵性能好的机型
（2）使用普通服务器构建服务器集群
二.企业集群分类
根据群集所针对的目标差异分为3种类型
1.负载均衡群集（Load Balance Cluster)
提高应用系统的响应能力、尽可能处理更多的访问请减少延迟为目标，获得高并发、高负载（LB）的整体性能
LB的负载分配依赖于主节点的分流算法
2.高可用集群
提高应用的系统的可靠性、尽可能地减少终端时间为目标，确保服务的连续性，达到高可用的容错效果
HA的工作方式双工和主从两种模式
3.高性能运算集群
提高应用系统的CPU运算速度、扩展硬件资源湖人分析能力为目标，获得相当于大型、超级计算机的搞性能运算能力
高性能依赖于“分布式运算”、并行计算“，通过专用硬件和软件将多个服务器的CPU、内存等资源整合在一起，实现只有大型、超级计算机才具备的计算能力
三.负载均衡群集架构
1.负载均衡的结构
第一层，负载调度器(Load Balancer或Director)
第二层，服务器池(Server Pool)
第三层，共享存储(Share Storage)
2.负载均衡群集工作模式分析
群集的负载调度技术有三种工作模式：地址转换、IP隧道、直接路由
（1）NAT模式——地址转换
类似于防火墙的私有网络结构，负载调度器，作为所有服务器节点的网关，即作为客户机的访问入口，也是个节点回应客户机的访问出口
服务器节点使用私有IP地址，与负载调度器位于同一个物理网络，安全性要优于其他两种方式
（2）TUN模式——IP隧道
采用开放式的网络结构，负载调度器仅作为哭户籍的访问入口，个节点通过各自的intertnet连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器
服务器节点分散在互联网中的不同位置，具有独立的公网IP地址，通过专用IP隧道与负载调度器相互通信
特点：访问经过调度器，响应不经过调度器
（3）DR模式——直接路由
采用办开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，但个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
负载调度器与个节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道
特点：
接收请求由LVS处理，响应请求由real server处理；
它们在同一物理网络，响应请求在不同网段，需要通过公共路由器实现
四.LVS虚拟服务器
1.介绍
针对Linux内核开发的负载均衡解决方案
1998年5月，由我国的章文嵩博士创建
LVS 实际上相当于基于IP地址的虚拟化应用， 为基于IP地址和内容请求分发的负载均衡提出了一种高效的解决方法
2.lvs的负载调度算法
（1）轮询
将收到的访问请求按照顺序轮流分配给集群中的个节点（真实服务器），均等地对待每一台服务器，而不管服务器实际的连接数和系统负载
（2）加权轮询
根据调度器设置的权重值来分发请求，权重值搞的节点优先获得任务，分配的请求越多；
保证性能强的服务器承担更多的访问流量
（3）最少连接
根据真实服务器一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
（4）加权最少连接
在服务器节点的性能差异较大时，可以为真实服务器自动调整权重
性能较高的节点将承担更大办理的活动连接负载
五.LVS集群创建管理
1.步骤
创建虚拟服务器
添加、删除服务器节点
查看群集及节点情况
保存负载分配策略
2.LVS的管理工具–ipvsadm
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 表示添加真实服务器 (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
-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
3.实际案例
环境：LVS调度器作为Web 服务器池的网关，LVS具有两块网卡，分别连接内外网，使用轮询（rr）调度算法。
六.LVS-NAT模式部署
1.实验环境准备
LVS负载调度器：ens33：192.168.206.7 ens36：192.168.100.100（vmnet1）
Web 节点服务器1：192.168.206.177
Web 节点服务器2：192.168.206.188
客户端（win10）：192.168.100.2 (Vmnet1)
PS:
① win10虚拟机（客户端）网关设置为192.168.100.100
② web服务器 网关设置为 192.168.206.7
每台服务器做下时间同步
ntpdate
2.配置节点服务器web1，web2（后端服务器）
（1）修改网卡网关为LVS服务器
修改网关放到最后做
[root@web1 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
[root@web2 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
（2）安装httpd
[root@web1 ~]# yum install -y httpd[root@web2 ~]# yum install -y httpd
（3）分别编辑web1和web2的网站内容
[root@web1 ~]# echo 'this is aaa' > /var/www/html/index.html[root@web1 ~]# echo 'this is bbb' > /var/www/html/index.html
3.配置负载调度器LVS
（1）添加配置虚拟网卡ens36
（2）配置SNAT转发规则
[root@lvs ~]# vim /etc/sysctl.conf
[root@lvs ~]# sysctl -p#刷新生效net.ipv4.ip_forward = 1[root@lvs ~]# systemctl start firewalld.service[root@lvs ~]# iptables -F#清空防火墙规则[root@lvs ~]# iptables -t nat -F#清空nat表规则[root@lvs ~]# iptables -t nat -nL#查看Chain PREROUTING (policy ACCEPT)targetprot opt sourcedestinationChain INPUT (policy ACCEPT)targetprot opt sourcedestinationChain OUTPUT (policy ACCEPT)targetprot opt sourcedestinationChain POSTROUTING (policy ACCEPT)targetprot opt sourcedestinationChain OUTPUT_direct (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain POSTROUTING_ZONES (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain POSTROUTING_ZONES_SOURCE (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain POSTROUTING_direct (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain POST_public (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain POST_public_allow (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain POST_public_deny (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain POST_public_log (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain PREROUTING_ZONES (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain PREROUTING_ZONES_SOURCE (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain PREROUTING_direct (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain PRE_public (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain PRE_public_allow (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain PRE_public_deny (0 references)targetprot opt sourcedestinationChain PRE_public_log (0 references)targetprot opt sourcedestination[root@lvs ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.206.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 192.168.100.100
说明：
nat表:修改数据包中的源、目标IP地址或端口
POSTROUTING: 在进行路由判断之"后"所要进行的规则(SNAT/MASQUERADE)
PREROUTING: 在进行路由判断之"前"所要进行的规则(DNAT/REDIRECT)
-A: 在规则链的末尾加入新规则
-s:匹配来源地址IP/MASK.
-o 网卡名称匹配从这块网卡流出的数据
-i 网卡名称匹配从这块网卡流入的数据
-j 控制类型
（3）加载LVS内核模块
[root@lvs ~]# modprobe ip_vs#手动加载ip_vs模块[root@lvs ~]# cat /proc/net/ip_vs#查看ip_vs版本信息IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
（4）安装ipvsadm管理工具
[root@lvs ~]# yum install -y ipvsadm[root@lvs ~]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm[root@lvs ~]# systemctl start ipvsadm.service
启动服务前必须保存负载分配策略，否则将会报错
（5）配置负载分配策略
[root@lvs ~]# cd /opt[root@lvs opt]# lsrh[root@lvs opt]# vim nat.sh
[root@lvs opt]# chmod +x nat.sh[root@lvs opt]# cat nat.sh#!/bin/bashipvsadm -Cipvsadm -A -t 192.168.100.100:80 -s rripvsadm -a -t 192.168.100.100:80 -r 192.168.206.177:80 -m -w 1ipvsadm -a -t 192.168.100.100:80 -r 192.168.206.188:80 -m -w 1ipvsadm
（6）启动策略
[root@lvs opt]# sh -x nat.sh+ ipvsadm -C+ ipvsadm -A -t 192.168.100.100:80 -s rr+ ipvsadm -a -t 192.168.100.100:80 -r 192.168.206.177:80 -m -w 1+ ipvsadm -a -t 192.168.100.100:80 -r 192.168.206.188:80 -m -w 1+ ipvsadmIP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConnTCP lvs:http rr-> 192.168.206.177:http Masq 100-> 192.168.206.188:http Masq 100
4.测试
在win10上使用浏览器访问192.168.100.100，刷新浏览器测试负载均衡
刷新网页
[root@lvs opt]# watch -n 1 ipvsadm
七.总结
这里介绍了lvs负载均衡以及lvs-nat模式的部署。
小结
LVS不适用于小型的集群
LVS的3种工作模式的区别比较
