LVS基础

拼搏现实的明天。 2021-11-10 20:32 243阅读 0赞

## LVS的一些相关术语 ##

**LVS的模型中有两个角色：**  
**调度器**： Director，又称为Dispatcher，Balancer  
调度器主要用于接受用户请求。

**真实主机**： Real Server，简称为RS。  
用于真正处理用户的请求。

而为了更好地理解，我们将所在角色的IP地址分为以下三种：  
**Director虚拟IP**：调度器用于与客户端通信的IP地址，简称为VIP  
**Director IP**：调度器用于与RealServer通信的IP地址，简称为DIP.Real  
**Server**：后端主机的用于与调度器通信的IP地址，简称为RIP。

**LVS目前实现了10种调度算法**

**常用的调度算法有4种**

*  轮询 rr

> 这种算法是最简单的，就是按依次循环的方式将请求调度到不同的服务器上，该算法最大的特点就是简单。轮询算法假设所有的服务器处理请求的能力都是一样的，调度器会将所有的请求平均分配给每个真实服务器，不管后端 RS 配置和处理能力，非常均衡地分发下去。

*  加权轮询 wrr

> 加权，手动让能者多劳。  
> 调度器通过“加权轮叫“调度算法根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求。这样可以保证处理能力强的服务器能处理更多的访问流量。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。

*  最少连接 lc

> 连接最少，也就是Overhead最小就调度给谁。  
> 假如都一样，就根据配置的RS自上而下调度。

*  加权最少连接 wlc

> 这个算法比 lc 多了一个权重的概念。

**不常用的6种**

*  基于局部的最少连接 lblc

> 正向代理缓存机制。访问缓存服务器，调高缓存的命中率。  
> 和传统DH算法比较，考虑缓存服务器负载。可以看做是DH + LC  
> 如果有两个缓存服务器  
> 1.只要调度到其中的一个缓存服务器，那缓存服务器内就会记录下来。下一次访问同一个资源的时候也就是这个服务器了。（DH）  
> 2。有一个用户从来没有访问过这两个缓存服务器，那就分配到负载较小的服务器。LC

*  带复制的基于局部的最少连接 lblcr

> 缓存服务器中的缓存可以互相复制。  
> 因为即使没有，也能立即从另外一个服务器内复制一份，并且均衡负载

*  源地址散列 sh

> 来自同一个IP地址的请求都将调度到同一个RealServer

*  目标地址散列 dh

> 不管IP，请求特定的东西，都定义到同一个RS上。

*  期望最少的延迟 sed

> WLC算法的改进。  
> 最短的期望的延迟”是基于WLC算法的，只是其计算方法不同具体算法如下：  
> （活性+ 1）\* 256 /重量

最少队列 nq

> SED算法的改进。  
> 无需队列。如果有台realserver的连接数= 0就直接分配过去，不需要在进行SED运算。如果没有服务器连接数为空闲，则使用SED算法。

**LVS调度模式**  
![三种工作模式][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjYxNzU1Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
**LVS-NAT （Network Address Transform)**

拓扑  
![lvs-nat][]

原理：

*  通过网络地址转换实现的虚拟服务器
 *  所以请求和响应都经由调度器。

**LVS-NAT的优点与缺点**

优点：

*  支持端口映射
 *  RS可以使用任意操作系统  
    节省公有IP地址。
 *  RIP和DIP都应该使用同一网段私有地址，而且RS的网关要指向DIP。
 *  使用nat另外一个好处就是后端的主机相对比较安全。

缺点：

*  请求和响应报文都要经过导演转发;大并发访问时，调度器的性能可能成为系统瓶颈。

**LVS-TUN (IP Tuneling)**

原理：

*  基于隧道封装技术。在IP报文的外面再包一层IP报文。
 *  当调度器接收到请求的时候，选举出调度的RealServer
 *  当接受到从调度而来的请求时，RealServer则会使用LO接口上的VIP直接响应CIP。这样CIP请求VIP的资源，收到的也是VIP响应。

优点：

*  RIP，VIP，DIP都应该使用公网地址，且RS网关不指向DIP;
 *  只接受进站请求，解决了LVS-NAT时的问题，减少负载。
 *  请求报文经由Director调度，但是响应报文不需经由Director。

缺点：

*  不指向调度器所以不支持端口映射。
 *  RS的操作系统必须支持隧道功能。
 *  隧道技术会额外花费性能，增大系统开销。

**LVS-DR （Direct Routing）**

拓扑  
![lvs-dr][]  
*说明：VIP是对客户端提供服务的IP地址，RIP是后端服务器的真实IP地址，DIP是调度器与后端服务器通信的IP地址（DIP必须配置在虚拟接口）。*

> proxy\# cp /etc/sysconfig/network-script/ifcfg-eth0\{,:0\}  
> vim /etc/sysconfig/network-script/ifcfg-eth0:0  
> TYPE=Ethernet  
> BOOTPROTO=none  
> DEFROUTE=yes  
> NAME=eth0:0  
> DEVICE=eth0:0  
> ONBOOT=yes  
> IPADDR=192.168.4.5  
> PREFIX=24

> RealServer\# cp /etc/sysconfig/network-script/ifcfg-lo\{,:0\}  
> vim /etc/sysconfig/network-script/ifcfg-lo:0  
> DEVICE=lo:0  
> IPADDR=192.168.4.5  
> NETMASK=255.255.255.255  
> NETWORK=192.168.4.5  
> BROADCAST=192.168.4.5  
> ONBOOT=yes  
> NAME=lo:0

原理

*  当Director接收到请求之后，通过调度方法选举出RealServer。
 *  讲目标地址的MAC地址改为RealServer的MAC地址
 *  RealServer接受到转发而来的请求，发现目标地址是VIP。RealServer配置在lo接口上。
 *  处理请求之后则使用lo接口上的VIP响应CIP。

优点：

*  RIP可以使用私有地址，也可以使用公网地址。
 *  只要求DIP和RIP的地址在同一个网段内。
 *  请求报文经由调度器，但是响应报文不经由调度器。
 *  RS可以使用大多数OS

缺点：

*  不支持端口映射。
 *  不能跨局域网。

**总结：**  
三种模型虽然各有利弊，但是由于追求性能和便捷，DR是目前用得最多的LVS模型。

## LVS使用 ##

**安装**

> yum install -y ipvsadm

**ipvsadm用法**

*  \-A 添加虚拟服务器（调度器）
 *  \-t 添加群集地址（VIP，Virtual IP）
 *  \-s 制定负载调度算法

> ipvsadm -A -t 201.1.1.1:80 -s rr

**添加、删除realserver节点**

*  \-a 添加RealServer
 *  \-d 删除RealServer
 *  \-r 制定RealServer地址
 *  \-m 使用NAT模式；-g、-i分别对应DR、TUN模式
 *  \-w 为节点服务器设置权重，默认为1

> ipvsadm -a -t 201.1.1.1:80 -r 192.168.1.10:80 -m  
> ipvsadm -a -t 201.1.1.1:80 -d -r 192.168.1.10:80 -t 201.1.1.1:80

**查看IPVS、保存规则并设置开机自启**

> ipvsadm -Ln  
> ipvsadm-save -n > /etc/sysconfig/ipvsadm  
> systemctl enable ipvsadm

**清空规则**

> ipvsadm -C

## 注意： ##

1、配置lvs-nat模式时需开启调度服务器的路由转发功能

> echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip\_forward  
> echo “net.ipv4.ip\_forward = 1” >> /etc/sysctl.conf  
> sysctl -p

2、配置lvs-dr模式时需调整如下内核参数，目的是当客户请求VIP时，只让调度器响应，其他主机不做任何响应

> vim /etc/sysctl.conf  
> net.ipv4.conf.all.arp\_ignore = 1  
> net.ipv4.conf.lo.arp\_ignore = 1  
> net.ipv4.conf.lo.arp\_announce = 2  
> net.ipv4.conf.all.arp\_announce = 2

当有arp广播问谁是调度器时，其他主机忽略该ARP广播，不做任何回应  
本机不要向外宣告自己的lo回环地址是VIP地址

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[lvs-nat]: /images/20211109/4884b5d2548b4ad497582a7332df3b75.png
[lvs-dr]: /images/20211109/573af90c322f470fb46cacf1b579f0c6.png