负载均衡集群介绍、LVS介绍及调度算法、LVS NAT模式搭建-网管的学习之路-51CTO博客
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负载均衡集群介绍
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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。
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keepalived 的负载均衡功能其实就是lvs
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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
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这种模式借助iptables的nat表来实现
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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
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rs需要设定网关为分发器的内网ip
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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最小连接 Least-Connection lc
- 把请求发送到请i去数量少的rs上
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加权最小连接 Weight Least-Connection wlc
- 带权重的最小连接，权重高的优先
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基于局部性的最小连接 Locality-Based Least Connection lblc
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带复制的基于局部性最小连接 Locality-Based Least Connections with Replication lblcr
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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
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准备三台虚拟机
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分发器 （调度器director）
内网：192.168.159.133，外网：192.168.64.151
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real server1 （real 1）
内网：192.168.159.131，网关：192.168.159.130
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real server2 （real 2）
内网：192.168.159.132，网关：192.168.159.130
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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
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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
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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
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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
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