LVS负载均衡概念+三种模式

1、LVS负载均衡概念剖解：

1）LVS技术全称：Linux virtual Server ,Linux虚拟机服务器集群，1998由章文嵩博士设计、并且开源的，是中国最早的开源软件项目之一。

 

2）LVS被称为负载均衡软件（软件级别），用户通过互联网访问LVS VIP地址，LVS根据转发方式和算法将用户，对于用户来讲，是无法看到或者感知后端集群的状态的。

• 转发方式：
• 算法：

 

3）在目前互联网IT企业中，主流的可伸缩网络架构，都有一个共同的特点：前端调度器，拥有前端调度器就可以实现网络架构的横向、纵向伸缩功能，无限扩容集群的量级。

 

4）在IP负载均衡技术中，主要是通过三种转发方式来实现请求的转发，三种方式：

• NAT：
• DR：
• TUN：

 

２、LVS负载均衡NAT方式实战：

１）LVS负载均衡NAT转发方式原理：

用户请求LVS　VIP到达director（LVS服务器：LB），director（LVS）将请求的报文的目标IP地址改成后端的realserverIP地址，同时将报文的目标端口也改成后端选定的realserver相应端口，最后将报文发送到realserver，realserver将数据返给director，director再把数据发送给用户。（再次请求都经过director，所以访问大的话，director会成为瓶颈）。

２）LVS NAT模式注意事项：

• LVS服务器至少２块物理网卡，一块连接公网（VIP），一块连接内网；
• 后端Realserver机器的默认网关设置为LVS的内网IP地址；
• 保证LVS内网网卡通常跟Realserver在同一网段；
• LVS　NAT模式后端Realserver机器数量不超过３０台；
• 用户的请求进入和返回均会经过LVS，LVS会成为瓶颈。

 

3、LVS　NAT模式架构部署：

ipvsadm装方式如下：（源码部署需要和内核整合）

wget  -c 
http://www.linuxvirtualserver.org/software/kernel-2.6/ipvsadm-1.24.tar.gz
ln -s /usr/src/kernels/2.6.*  /usr/src/linux
tar xzvf ipvsadm-1.24.tar.gz
cd ipvsadm-1.24 
make
make install

yum方式安装：（安装完即可，无需启服务）

yum install ipvsadm* -y

1）LVS　NAT模式，要求至少两台服务器，一台作为LVS，另一台为Real server后端服务器，而且LVS至少2块网卡（一块为模拟公网，一块为内网网卡。）

2）192.168.1.21Real server后端服务器的网关设置为LVS服务器的内网网卡IP地址：192.168.1.20，如下图所示：

3） LVS外网网卡的IP地址为10.10.10.188，可以作为对外接收用户的访问请求，也可以自行添加其他的外网IP绑定在外网网卡上。

nodprode ip_vs
lsmod |grep -i ip_vs

＃添加VIP 10.10.10.188虚拟集群：

ipvsadm -A -t 10.10.10.188:80 -s rr
-A             添加虚拟服务器VIP
-t　　　　　　　TCP协议
-s             指定算法为RR轮询模式

#在虚拟集群10.10.10.188中，加入后端Real server服务器：

ipvsadm -a -t 10.10.10.188:80 -r 192.168.1.21:80 -m -w 100
-a             往虚拟服务器集群中添加真实后端服务器
-t             TCP协议
-r　　　　　　　指定后端realserver服务器的IP和端口
-m　　　　　　　指定NAT转发模式
-w　　　　　　　weight权重设置

４）LVS NAT模式能够实现数据转发，还要依靠Linux内核开启转发功能，所以需要如下设置：

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

５）查看LVS　NAT模式集群配置信息。如图所示：

ipvsadm -L -n

６）查看LVS　参数使用帮助：

ipvsadm --help|more

７）访问效果：（需要关闭防火墙）

 

4、LVS负载均衡DR方式实战：

1）LVS DR原理：用户请求LVS VIP到达director（LB均衡器），director将请求的报文的目标MAC地址改成后端的realserverMAC地址，目标IP为VIP（不变），源IP为用户IP地址（保持不变），如果Director将报文发送到realserver，realserver检测到目标为自己本地VIP，如果在同一个网段，然后将请求直接返给用户。如果用户跟realserver不在一个网段，则通过网关返回用户，如下图所示：

2）LVS DR模式注意事项：

• LVS服务器和后端服务器realserver必须在同网段（内网、公网）；
• LVS修改请亲报文的目标MAC，目标（VIP）不修改的；
• 目标IP（VIP）保持不变。在RS后端配置VIP，lo网卡上面配置（不冲突）；
• RS后端服务器的网关指向路由器的下一跳，保证数据能够出去（访问外网）；
• 在所有RS后端服务器，抑制ARP广播，禁止VIP响应解析，而且要保证真实网卡不能抑制ARP广播。

 

5、LVS　DR模式架构部署：

1）Real server后端服务器的网关设路由器出口IP地址（正常设置，保持能够上网），另外配置拷贝ｌｏ网卡为lo：１，配置一个VIP地址（需要在同网段），掩码设置为４个２５５，否则网卡起不来（所有流量都会走ens３３真实网卡的）配置在ｌｏ网卡是为了VIP地址不冲突：

#拷贝网卡：
cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo /etc/sysconfig/network-srcipts/ifcfg-lo:1
#编辑 添加如下内容 vim /etc/sysconfig/network-srcipts/ifcfg-lo:1
DEVICE=lo
IPADDR=192.168.1.188
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes
NAME=loopback

#需要重启网卡：
ifup lo:1
systemctl restart network

2）在客户端验证pingVIP地址能够通信，发现其MAC地址就是Real server后端服务器的MAC：

3） LVS服务器配置负载均衡，配置网卡IP 可以配置真实网卡的子接口上：（VIP地址需要同网段）添加realserver后端服务器的IP：

#添加VIP 192.168.1.188虚拟集群，加人后端服务器IP：

ipvsadm -A -t 192.168.1.188:80 -s rr

ipvsadm -a -t 192.168.1.188:80 -r 192.168.1.20 -g -w 100
ipvsadm -a -t 192.168.1.188:80 -r 192.168.1.21 -g -w 100
#参数解释：
-A        大A 添加虚拟集群
-t        tcp协议
-s        指定算法rr模式
-a        在虚拟集群中添加后端真实IP
-g       指定DR模式
-w       权重

#查看虚拟集群状态：
ipvsadm -L -n

#删除集群IP：
ipvsadm -d -t 192.168.1.188:80 -r 192.168.1.20
ipvsadm -D -t 192.168.1.188:80

４）为了实现均衡，需要在后端服务器上配置抑制arp广播，禁止arp响应解析，而且要保证真实网卡能接受arp广播：

cat /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore  默认是0需要运行如下命令：

echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
#解释：
arp ignore参数（1）含义：只响应目标IP配置在真实网卡；
arp announce参数（2）含义：忽略报文得源IP地址，使用主机上能够跟用户通信的真实网卡发送数据。

6、LVS负载均衡TUN方式实战（基于DR，是DR的升级版）：

LVS TUN原理：用户请求LVS到达director，director通过IP-TUN加密技术请求的报文的目标MAC地址改成后端的Real serverMAC地址，目标IP为VIP（不变），源IP为用户IP地址（保持不变），然后director将报文发送到realserver,realserver基于IP-TUN解密，然后检测到目标为自己本地VIP，如果在同一个网段，然后将请求直接返回给用户。如果用户跟realserver不在一个网段，则通过网关返回用户。如下图所示：

realserver配置DR脚本:

#!/bin/sh
#LVS Client Server
VIP=192.168.1.188
case  $1  in                                                                                                                                                                                                                                                   
start)                                                                                                                                                                                                                                           
    ifconfig lo:0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $VIP
    /sbin/route add -host $VIP dev lo:0
    echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
    echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
    sysctl -p >/dev/null 2>&1
    echo "RealServer Start OK"
    exit 0
;;                                                                                                                                                                                                                                        
stop)
    ifconfig lo:0 down
    route del $VIP >/dev/null 2>&1
    echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
    echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
    echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
    echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
    echo "RealServer Stoped OK"
    exit 1
;;
*)
    echo "Usage: $0 {start|stop}"
;;
esac