lvs基础

lvs类型

lvs-nat: 上下文为masquerade

多目标的DNAT(iptables): 它通过修改请求报文的目标IP地址（同时可能会修改目标端口）至挑选出某RS的RIP地址实现转发；

特性：

（1）RS 应该和DIP使用私网地址，且RS的网关要指向DIP
（2）请求和响应报文都要经由director转发：极高负载的场景中，director可能会成为系统性能瓶颈 
（3）支持端口映射
（4）RS可以使用任意OS
（5）RS的RIP和Director的DIP必须在同一IP网络

lvs-dr: direct routing,上下文为gateway

它通过修改请求报文的目标MAC地址进行转发

　　 Director: VIP,DIP 　　　　　 RSs: RIP,VIP

特性：

 （1）保证前端路由器将目标IP为VIP的请求报文发送给director; 　　　　　
　　　　解决办法： 　　　　　　　
　　　　　　静态绑定 　　　　　　　
　　　　　　arptables 　　　　　　　
　　　　　　修改RS主机内核的参数
　　　　　　　　arp_announce:是否接收别人的通告并记录别人的通告，以及我们是否通告给别人　　
　　　　　　　　　　0：默认值，向每一个接口通告自己所有的地址 
　　　　　　　　　　1：尽量不向非本网络通告地址
　　　　　　　　　　2：只能向网络通告最佳本地地址
　　　　　　　　arp_ignore: 是否响应别人的请求
　　　　　　　　　　0：默认值，只要有请求的地址就响应
　　　　　　　　　　1：请求从哪个接口进来就哪个接口响应
 (2) RS的RIP可以使用私有地址；但也可以使用公网地址

（3）RS根Director必须在同一物理网络中

（4）请求报文经由Director调度，但响应报文一定不能经由Director； 

（5）不支持端口映射

（6）RS可以大多数OS (7) RS的网关不能指向DIP

lvs-tun(tunneling): 上下文为ipip

不修改请求 报文的ip首部，而是通过在原有的ip首部（cip <--> vip）之外，再封装一个ip首部（dip <--> rip）;

　特性：

　　(1) RIP,DIP,VIP全得是公网地址

　　(2) RS的网关不能指向DIP

　　(3) 请求报文必须经由director调度，但响应报文必须不能经由director

　　(4) 不支持端口映射

　　(5) RS的OS必须支持隧道功能

lvs-fullnat：(keepalived)

　　director通过同时修改请求报文的目标地址和源地址进行转发

　特性：

　　(1) VIP是公网地址；RIP和DIP是私网地址，二者无须在同一网络中

　　(2) RS接收到的请求报文的源地址为DIP，因此要响应给DIP

　　(3) 请求报文和响应报文都必须经由Director

　　(4) 支持端口映射机制

　　(5) RS可以使用任意OS

lvs调度方法

静态方法： 仅根据算法本身进行调度

RR: round robin, 轮调
WRR: weight rr，带权重的RR
SH: source hash, 实现session保持的机制；将来自于同一个IP的请求始终调度至同一RS,内部维护一个hash表，反向代理时为缓存做负载均衡
DH： destination hash，将对同一个目标的请求始终发往同一个RS，正向代理时为缓存做负载均衡

动态方法: 根据算法及各RS的当前负载状态进行调度 　

LC: Least Connection
　　

　　Overhead=Active*256+Inactive

WLC: Weight LC
　　

　　Overhead=(Active*256+Inactive)/weight

SED: Shortest Expection Delay
　　

　　Overhead=(Active+1)*256/weight

NQ: Never Queue
　　

　　SED算法的改进

LBLC： Locality-Based LC,即为动态的DH算法
　　

　　正向代理情形下的cache server调度

LBLCR：Locality-Based Least-Connection with Replication,带复制功能的LBLC算法　　

lvs-nat和lvs-dr模型演示：

以192.168.1.101 - 105为例，下面以101，102 ... 105做编号

lvs-nat

我们要架构的lvs-nat如下：

准备环境：

我们给101加一块网卡，添加另一块网卡的ip地址192.168.20.1
接着把102和103的ip分别设为20.7和20.8，并且他们各自的默认网关是20.1
20.7启动一个web服务，添加index.html
20.8启动一个web服务，添加index.html
每台主机上都关掉iptables防火墙
打开转发功能： net.ipv4.ip_forward=1

ipvsadm管理命令：

# ipvsadm -A -t 192.168.1.101:80 -s rr
# ipvsadm -a -t 192.168.1.101:80 -r 192.168.20.7 -m
# ipvsadm -a -t 192.168.1.101:80 -r 192.168.20.8 -m
测试： 浏览器可以测试访问：http://192.168.1.101

lvs-dr

我们要架构的lvs-dr如下：

工作特性：

客户端发起请求，到达前端路由器，请求的目标地址是VIP地址，所以路由器要把请求转发给director,也必须是director，
而由于调度器和server都有VIP地址，所以我们要让server不能在ARP解析请求的时候作出相应，
解决方法有三个：
　　1.配置路由器ARP地址表，明确表示MAC地址是调度器的MAC地址，但是如果director挂了，即使有备用的director，由于MAC地址不一样，所以就不能解决问题了
　　2.在real server上配置ARP tables规则，明确表示当收到目标地址为VIP的请求时，server不做响应，让请求报文进不来或者响应报文出不去，这种解决方案要确保server支持ARP tables
　　3.server上，把VIP定义在lo接口的别名上，而不是物理网卡的别名上，还可以配置linux内核参数，使得即便目标地址是VIP,server也不做响应

dr模型director将报文转发至real server时是根据修改MAC地址实现的，也就是说请求报文从路由器到director，源MAC是路由器接口的MAC,目标MAC是dierctor上VIP所在物理网卡的MAC， 然后director广播解析请求，获得每一个RIP的MAC地址，director转发至real server时，（通常情况下，director上有一块网卡，DIP配置在网络接口上，VIP配置在别名上 ），源MAC是DIP所在物理网卡的MAC地址，目标MAC是挑选出的real server上的RIP所在网卡的MAC地址，director修改完MAC地址后转发，如上图红色箭头所示，dirctor将报文扔给交换机，交换机将报文扔给real server，
报文在real server上流向如下图所示，报文经由RIP网卡到VIP所在网卡lo上，lo接口再到用户空间的应用程序上，应用程序构建响应报文后，让报文强行经由lo接口再通过RIP所在物理网卡转发出去。
如上图蓝色箭头所示，响应报文给客户端，源ip是VIP，目标ip是CIP，如果RIP，VIP，DIP在同一个网段，RIP的网关直接指向前端路由器，如果不是在同一个网段，那么RIP指向另一个路由器，然后到达客户端

下面我们来搭建dr模型的架构：

1. RIP, VIP，DIP三者在同一个网段中，架构如下：

相关配置：

director:
　　配置网卡：
　　　　# ifconfig eth0:0 192.168.1.111/32 broadcast 192.168.1.111 up
　　　　# route add -host 192.168.1.111 dev eth0:0

 RS：
　　添加两个内核参数：arp_ignore,arp_announce
　　　　# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
　　　　# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_ignore
　　　　# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
　　　　# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_announce
　　
　　配置lo接口
　　　　# ifconfig lo:0 192.168.1.111/32 broadcast 192.168.1.111 up　　
　　　　# route add -host 192.168.1.111 dev lo:0

　director写ipvsadm管理命令：
　　　　# ipvsadm -A -t 192.168.1.111:80 -s rr
　　　　# ipvsadm -a -t 192.168.1.111:80 -r 192.168.1.102 -g
　　　　# ipvsadm -a -t 192.168.1.111:80 -r 192.168.1.103 -g
测试： 浏览器访问：http://192.168.1.111