Linux centosVMware 负载均衡集群介绍、LVS介绍、LVS调度算法、LVS NAT模式搭建

一、负载均衡集群介绍

主流开源软件LVS、keepalived、haproxy、nginx等

其中LVS属于4层（网络OSI 7层模型），nginx属于7层，haproxy既可以认为是4层，也可以当做7层使用

keepalived的负载均衡功能其实就是lvs

lvs这种4层的负载均衡是可以分发除80外的其他端口通信的，比如MySQL的，而nginx仅仅支持http，https，mail，haproxy也支持MySQL这种

相比较来说，LVS这种4层的更稳定，能承受更多的请求，而nginx这种7层的更加灵活，能实现更多的个性化需求

二、LVS介绍

LVS是由国人章文嵩开发

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 balance），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 Server，简称rs）

LVS NAT模式：适用于小规模10台机器左右

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reel server上去

reel server需要设定网关为分发器的内网ip

用户请求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

LVS NAT模式搭建准备：

三台机器

分发器，也叫调度器（简写为dir）

内网davery：1.101，外网：137.147（vmware仅主机模式）

rs1内网davery01: 1.106：，设置网关为1.101

rs2内网davery02：1.107，设置网关为1.101

三台机器上都执行执行

systemctl stop firewalld; systemc disable firewalld

systemctl start iptables-services;iptables -F; service iptables save

LVS NAT模式搭建：

小操作：克隆davery03后快捷改主机名字如下

hostnamectl set-hostname davery03

bash   随便运行一个小脚本主机名就会发生改变

实操：配置过程

第一台davery， 两个网卡，ens33和ens37；

ens37外网需要查看虚拟机vmware仅主机模式网络编辑器，ip为192.168.137.0，则上边的外网可设置为137.147

编辑并添加一个网卡ens37，编辑ip，更改为137.147，ens37这个网卡就不需要配置网关

这里的ens37网卡需要设置成仅主机模式

更改IP

[root@davery ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens37

ifup ens37

ifconfig查看网卡就可以看到ens37启动了

windows模式下使用cmd  ping 192.168.137.147，能通说明可以通讯

 三台机器都关闭 防火墙

systemctl stop firewalld

如果觉得安装速度比较慢就把epel关闭

mv epel.repo epel.repo.1 把epel移动并更改名字再次yum安装就会快，因为epel是国外资源，访问会有延迟

安装iptables-services

yum install iptables-services

开启iptables

[root@davery01 ~]# systemctl enable iptables
[root@davery01 ~]# systemctl start iptables

[root@davery01 ~]# iptables -F
[root@davery01 ~]#
[root@davery01 ~]# service iptables save   是为了调用一个新的空规则

关闭selinux

把davery01 和davery02两台机器都设置网关1.101，则两台机器都不能上网

查看网关

davery启动iptables报错

如上准备工作都做完了

在dir分发器也就是第一台机器davery上安装ipvsadm

yum install -y ipvsadm

在dir上编写脚本，vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh//内容如下

#! /bin/bash

# director 服务器上开启路由转发功能

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward  实现路由转发

# 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，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 192.168.1.0/24  -j MASQUERADE   #这个规则与路由器一致，实现同网段的内网可以上网

# director设置ipvsadm

IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'

$IPVSADM -C  #清空规则

$IPVSADM -A -t 192.168.137.147:80 -s lc -p 3              # -A增加规则  -t跟分发器外网ip，数据包到这里就会有lc算法，-p超时时间

$IPVSADM -a -t 192.168.137.147:80 -r 192.168.1.106:80 -m -w 1    #  -r 为real server -m 为nat模式 -w权重

$IPVSADM -a -t 192.168.137.147:80 -r 192.168.1.107:80 -m -w 1

[root@davery ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh

执行脚本，提示内存不足，虚拟机增加内存就行

real server

两台real server 上都需要启动nginx:

需要区分是哪一台机器，编写一个脚本

[root@davery01 ~]# vi /usr/share/nginx/html/index.html
[root@davery01 ~]# curl localhost
davery01

[root@davery01 ~]# systemctl restart network

[root@davery02 ~]# vi /usr/share/nginx/html/index.html
[root@davery02 ~]#
[root@davery02 ~]# curl localhost
davery02
[root@davery02 ~]#

[root@davery02 ~]# systemctl restart network

测试：使用浏览器访问外网ip，就可以看到入下内容，

再次刷新

查看规则：

[root@davery ~]# iptables -t nat -nvL

[root@davery ~]# ipvsadm -ln 有2个规则说明分发已经成了

linux内部测试01 02交替说明实验成功了

LVS IP Tunnel模式：

这种模式，需要有一个公共的IP配置在分发器和所有reel server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reel server的IP，这样数据包就到了reel server上

reel server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reel server上配置了这个vip，所以它会认为是它自己

LVS DR模式：

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，所以它会认为是它自己

三、LVS调度算法

轮询 Round-Robin rr                              # 均衡的把用户请求分发到后端服务器

加权轮询 Weight Round-Robin wrr         #若某一台机器配置好就可以多分一些

最小连接 Least-Connection lc                #请求量少的，就会分发到闲置服务器

加权最小连接 Weight Least-Connection wlc     #闲置服务器多分发一些用户请求

基于局部性的最小连接 Locality-Based Least Connections 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