LVS负载均衡集群——NAT地址转换模式与DR直接路由模式

1. LVS集群基本介绍

Cluster，集群、群集。

由多台主机构成，但对外只表现为一个整体，只提供一个访问入口（域名或IP地址），相当于一台大型计算机。

2. 集群的类型

2.1 负载均衡群集（Load Balance Cluster)
提高应用系统的响应能力、尽可能处理更多的访问请求、减少延迟为目标，获得高并发、高负载（LB）的整体性能
LB的负载分配依赖于主节点的分流算法，将来自客户机的访问请求分担给多个服务器节点，从而缓解整个系统的负载压力。例如，“DNS轮询”“反向代理”等
2.2 高可用群集(High Availiablity Cluster)
提高应用系统的可靠性、尽可能地减少中断时间为目标，确保服务的连续性，达到高可用（HA）的容错效果
HA的工作方式包括双工和主从两种模式，双工即所有节点同时在线;主从则只有主节点在线，但当出现故障时从节点能自动切换为主节点。例如，”故障切换” “双机热备” 等
2.3 高性能运算群集(High Performance Computing Cluster)
提高应用系统的CPU运算速度、扩展硬件资源和分析能力为目标，获得相当于大型、超级计算机的高性能运算（HPC）能力
高性能依赖于“分布式运算”、“并行计算”，通过专用硬件和软件将多个服务器的CPU、内存等资源整合在一起，实现只有大型、超级计算机才具备的计算能力。例如“云计算”、“网格计算”

3. 群集的目的

群集的目的是什么

提高性能：可以计算密集应用

降低成本：相对实现纵向扩展的同等性能，集群价格更加便宜

提高可扩展性：增加集群的节点

增强可靠性：多个节点完成相同功能，避免单点故障

4. LVS负载均衡集群的三种工作模式

4.1 NAT地址转换模式

都走LVS，调度器有瓶颈

Network Address Translation，简称NAT模式；
类似于防火墙的私有网络结构，负载调度器作为所有服务器节点的网关，即作为客户机的访问入口，也是各节点回应客户机的访问出口；
服务器节点使用私有IP地址，与负载调度器位于同一个物理网络，安全性要优于其他两种方式。

4.2 DR直接路由模式

最常用！所有主机共享vip地址，不原路返回LVS调度器。web服务器在同一网段

Direct Routing，简称DR模式
采用半开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，但各节点并不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络
负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道

4.3 TUNNEL隧道模式

需要买公网地址

IP Tunnel，简称TUN模式；
采用开放式的网络结构，负载调度器仅作为客户机的访问入口，各节点通过各自的Internet连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器；
服务器节点分散在互联网中的不同位置，具有独立的公网IP地址，通过专用IP隧道与负载调度器相互通信。

5. lvs的负载均衡调度策略

rr（轮询）  
wrr（加权轮询）  ：根据权重进行调度
sh（源地址哈希）  ：根据源ip地址，转发给固定的后端节点服务器
dh（目的地址哈希）  ：根据目标ip地址，转发给固定的后端节点服务器
lc（最小连接）   ：优先分配给连接最少的后端节点服务器
wlc（加权最小连接）：优先分配请求给 <连接数>/<权重值> 的值最小的节点服务器
lblc（基于地址的最小连接）：优先根据目的地址哈希将请求分配给同一个节点服务器，若此节点服务器满负荷了则优先将请求分配当前连接数最小的节点服务器

6. ipvsadm 工具选项说明

ipvsadm 工具选项说明：
-A：添加虚拟服务器
-D：删除整个虚拟服务器
-s：指定负载调度算法（轮询：rr、加权轮询：wrr、最少连接：lc、加权最少连接：wlc）
-a：表示添加真实服务器（节点服务器）
-d：删除某一个节点
-t：指定 VIP地址及 TCP端口
-r：指定 RIP地址及 TCP端口
-m：表示使用 NAT群集模式
-g：表示使用 DR模式
-i：表示使用 TUN模式
-w：设置权重（权重为 0 时表示暂停节点）
-p 60：表示保持长连接60秒（默认关闭连接保持）
-l：列表查看 LVS 虚拟服务器（默认为查看所有）
-n：以数字形式显示地址、端口等信息，常与“-l”选项组合使用。ipvsadm -ln