LVS

一、集群

  • 一组相互独立的，通过高速网络互联的计算机构成的一个组，并以单一系统的模式加以管理
  • 将很多服务器集中起来一起进行同一种服务，在C端看来就像是只有一个服务器
  • 可以在较低成本的情况下获得在性能、可靠、灵活性方面相对较高的收益
  • 任务调度则是集群系统中的核心技术
    二、集群分类
  • 高性能计算集群（HPC）
  • 高可用集群（HA）
  • 负载均衡集群（LB）
    三、LVS集群组成
  • 前端：负载均衡层
    -- 由一台或多台负载均衡调度器构成
  • 中端：服务器群组层
    --由一组实际运行应用服务的服务器组成
  • 后端：数据共享存储层
    -- 提供共享存储空间的存储区域
    day01 LVS_第1张图片
    四、LVS术语
  • Director Server：调度器，将负载分发到Real Server 的服务器
  • Real Server：真实服务器，真正提供应用服务的服务器
  • VIP：虚拟IP地址，公布给Client访问的IP地址
  • RIP：真实IP地址，集群节点使用的IP地址
  • DIP：Director连接到Real Server 的IP地址
    五、LVS负载均衡方式
  • VS/NAT：通过网络地址转换实现的虚拟服务器
    --Director 将用户请求报文的目的地址改变成选的的Real Server地址后，将请求转发给Real Server
    --大并发访问时，调度器性能成为瓶颈
  • VS/DR：直接使用路由技术实现虚拟服务器
    --通过改写请求报文的的MAC地址，将请求发至Real Server，Real Server直接响应给客户端
  • VS/TUN：通过隧道方式实现虚拟服务器
    --Director采用隧道技术将请求发至Real Server后，Real Server 直接响应客户端
    day01 LVS_第2张图片
    六：负载均衡调度算法
  • Director Server根据各台服务器的负载情况，通过高度算法动态选择一台Real Server
  • LVS目前实现了10种调度算法
  • 常用调度算法有4种
    --轮询（Round Robin）
    --加权轮询（Weighted Round Robin）
    --最少连接（Least Connections）
    --加权最少连接（Weighted Least Connections）
  • 轮询（rr）
    --将用户的请求平均的分配到Real Server
  • 加权轮询（wrr）
    --根据真实服务器的性能设置权重，再进行轮询调度
  • 最少连接（lc）
    --动态的将请求分发到已建立的连接数最少的服务器上
  • 加权最少连接（wlc）
    --根据真实服务器的性能设置权重，再将网络请求调度到以建立连接的最少服务器上
  • 基于局部性的最少连接（lblc）
    --根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址最近使用的服务器，若该服务器是可用的且没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器不存在，或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载，则用“最少链接” 的原则选出一个可用的服务器，将请求发送到该服务器
  • 带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication）
    --维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务器组，按“最小连接”原则从服务器组中选出一台服务器，若服务器没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器超载，则按“最小连接”原则从这个集群中选出一台服务器，将该服务器加入到服务器组中，将请求发送到该服务器
    当该服务器组有一段时间没有被修改，将最忙的服务器从服务器组中删除，以降低复制的程度。
  • 目标地址散列（Source Hashing）
    --根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空
  • 目标地址散列（Destination Hashing）
    --根据请求的目标IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空
  • 最短的期望的延迟（Shortest Expected Delay Scheduling SED）
    --基于WLC算法，A、B、C三台机器分别权重1、2、3 ，连接数也分别是1、2、3如果使用WLC算法的话一个新请求进入时它可能会分给ABC中的任意一个，使用sed算法后会进行这样一个运算：A(1+1)/1，B(1+2)/2，C(1+3)/3，根据运算结果，把连接交给C

  • 最少队列调度（Never Queue Scheduling NQ）
    如果有台Real Server的连接数为0就直接分配过去，无需SED运算
    七：LVS-NAT实现方式

    1. 拓扑
      day01 LVS_第3张图片

    2. 配置 DIP 和RIP在一个网段 真实服务器网关指向DIP
      ipvsadm
      -A 添加虚拟服务器
      -t 设置集群地址
      -s 指定调度算法
      ipvsadm -A -t 192.168.4.100:80 -s rr
      -a 添加真实服务器
      -d 删出真实服务器
      -r 指定真实服务器地址
      -m 使用NAT 模式 -g DR模式 -i TUN模式
      -w 为节点服务器设置权重，默认1
      ipvsadm -a -t 192.168.4.100:80 -r 192.168.4.1:80 -m
      ipvsadm -d -r 192.168.4.1:80 -t 192.168.4.100:80
      ipvsadm -Ln 查看lvs信息
      ipvsadm -C 清空所有规则
      环境4台主机 1client 1director 2real server
      客户端ip 201.1.1.200
      VIP 201.1.1.100
      DIP 192.168.4.100
      RIP 192.168.4.11/12
      (1)director 开启路由转发 echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etcsysctl.conf sysctl -p 文件生效 查看 /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 文件内容为1
      yum -y install ipvsadm
      ipvsadm -A -t 192.168.4.100:80 -s rr
      ipvsadm -a -t 192.168.4.100:80 -r 192.168.4.11:80 -m
      ipvsadm -a -t 192.168.4.100:80 -r 192.168.4.12:80 -m
      (2)真实服务器
      配置ip，httpd 编写测试页面
      保存配置：ipvsadm-save -n >>/etc/sysconfig/ipvsadm #重定向到配置文件 或 sevice ipvsadm save
      （3）客户端访问201.1.1.100 就可以访问到real server
      （4） 修改算法
      ipvsadm -E -t 192.168.4.100：80 -s wrr
      八、LVS-DR DIP 必须设置在虚拟接口上
      拓扑
      day01 LVS_第4张图片

      real配置
      vim /etc/sysctl.conf
      net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
      net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
      net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
      net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
      cd /etc/sysconfig/network-scripts/
      vim ifcfg-lo:0
      DEVICE=lo:0
      IPADDR=202.1.1.200
      NETMASK=255.255.255.255
      BROADCAST=202.1.1.200
      ONBOOT=yes

内核参数说明
•arp_announce
–0 (默认)：在任意网络接口上的任何本地地址
–1：尽量避免不在该网络接口子网段的本地地址做出arp回应。当发起ARP请求的源IP地址是被设置应该经由路由达到此网络接口的时候很有用。此时会检查来访IP是否为所有接口上的子网段内ip之一。如果改来访IP不属于各个网络接口上的子网段内，那么将采用级别2的方式来进行处理
–2：对查询目标使用最适当的本地地址。在此模式下将忽略这个IP数据包的源地址并尝试选择与能与该地址通信的本地地址。首要是选择所有的网络接口的子网中外出访问子网中包含该目标IP地址的本地地址。如果没有合适的地址被发现，将选择当前的发送网络接口或其他的有可能接受到该ARP回应的网络接口来进行发送
•arp_ignore
–0(默认值)：回应任何网络接口上对任何本地IP地址的arp查询请求
–1：只回答目标IP地址是来访网络接口本地地址的ARP查询请求
–2：只回答目标IP地址是来访网络接口本地地址的ARP查询请求,且来访IP必须在该网络接口的子网段内
–3：不回应该网络接口的arp请求，而只对设置的唯一和连接地址做出回应
–4-7：保留未使用
–8：不回应所有（本地地址）的arp查询
director 配置
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
vim ifcfg-eth0:0
DEVICE=eth0:0
HWADDR=00:0C:29:B6:5E:A4
TYPE=Ethernet
ONBOOT=yes
NM_CONTROLLED=yes
BOOTPROTO=none
IPADDR=202.1.1.200
PREFIX=24
ipvsadm -A -t 202.1.1.200:80 -s wlc
ipvsadm -a -t 202.1.1.200:80 -r 202.1.1.10 -g -w 1
ipvsadm -a -t 202.1.1.200:80 -r 202.1.1.20 -g -w 2

客户端访问
九、编写脚本，监控real server是否出现故障，如果出现故障将其移除，如果故障恢复，再将它加入到LVS中
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