Linux集群：LVS搭建负载均衡集群(一)

一、负载均衡介绍

• 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，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实现负载均衡

1、LVS介绍与模式

• 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 Runner），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）

a)NAT模式

• 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rs上去
• rs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，是需要分发器有公网ip即可，所以比较节省公网ip资源

b) 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rs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rs的IP，这样数据包就到了rs上
• 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

c)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，他会把数据包的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

2、LVS调度算法

• 轮询 Round-Robin rr
• 加权轮询 Weight Round-Robin wrr
• 最小连接 Least-Connection lc
• 加权最小连接 Weight Least-Connection wlc
• 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

3、NAT模式搭建LVS

a)准备工作

• 准备三台服务器；
• NAT模式下，调度器需要两个IP，一个公网IP一个内网IP；
• 真实服务器只需要内网IP；
• 调度器dir：192.168.242.128（内网IP），192.168.248.88（公网IP：vm虚拟机增加一块网卡，选择仅主机网络模式，设好IP作为外网IP），参考：https://blog.51cto.com/3069201/2065077
• 真实服务器rs1：192.168.242.129（内网IP），网关要设为调度器的内网IP（编辑网卡配置文件即可）
• 真实服务器rs2：192.168.242.130（内网IP），网关要设为调度器的内网IP（编辑网卡配置文件即可）

b)关闭防火墙（三台都需要）

[root@zlinux-01 ~]# systemctl stop firewalld
[root@zlinux-01 ~]# systemctl disable firewalld
[root@zlinux-01 ~]# iptables -F; iptables -t nat -F; service iptables save              //没有iptables，使用yum install -y iptables-services安装
# 目的是为了调用一个空的规则

c)dir上安装ipvsadm和添加脚本

[root@zlinux-01 ~]# yum install -y ipvsadm
[root@zlinux-01 ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh   //添加以下内容

#! /bin/bash
# director 服务器上开启路由转发功能
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
# 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 192.168.242.0/24  -j MASQUERADE
# director设置ipvsadm
IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'
$IPVSADM -C
$IPVSADM -A -t 192.168.248.88:80 -s wlc -p 3
$IPVSADM -a -t 192.168.248.88:80 -r 192.168.242.128:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 192.168.248.88:80 -r 192.168.242.129:80 -m -w 1

[root@zlinux-01 ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh             //没内容输出，说明没问题

d)测试

#在dir分别访问两个rs
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.242.129
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.242.130
LVS-zlinux03

#在dir上访问dir的外网IP
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88          //一直访问同一个，是因为设置了-p 300选项，300秒内一直不会变更请求
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh            //去掉-p选项
[root@zlinux-01 ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh    //再次测试，就会轮换了
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux03
[root@zlinux-01 ~]# curl 192.168.248.88
LVS-zlinux02