上课笔记第三十三天、lvs(net、dr)

1、大规模站点构建框架。
        http：状态
               keep-alive：长连接
               cookie：session
 
         cluster：集群
                 构建高可扩展性系统的重要原则；在系统内部尽量避免串行化和交互
                 HA：High Availability
                 LB：Load Balancing
                 session复制
                 memcached：内存缓存服务器
                             key-value：键值匹配

2、lvs的基础原理
         LB： (应用层、传输层)
               软件：
                      lvs（传输层）
                      haproxy, nginx (应用层)
               硬件：
                      F5 BIG-IP
                      Citrix Netscaler
                      A10 A10
                      Array
                      Redware
         HA：
               heartbeat
               corosync + pacemaker
               RHCS: cman + rgmanager
               cman + pacemaker
               keepalived
         HP：
               hadoop

         lvs: Linux Virtual Server
             四层路由，四层交换：根据目标地址和目标端口实现请求转发，lvs工作在内核中并监听在input链上，访问请求到达本机后prerouting转到input链。lvs查看是否是自己监听的ip：port，如果是就强行转发到postrouting把访问请求转发到后台真实主机上。
             iptables/netfilter
                     netfiler: PREROUTING --> INPUT --> FORWARD --> OUTPUT --> POSTROUTING
             lvs: ipvsadm/ipvs
                     ipvs: netfilter
             集群服务：tcp、udp。IP:PORT

        LVS的术语：
            director/real server
            IP：
                  VIP：Virtual IP
                  DIP: Director IP      
                  RIP: Real Server IP
                  CIP：Client IP

         lvs的类型：
                  lvs-nat
                        Network Address Translation（网络地址转换）
                  lvs-dr
                        Direct Routing（直接路由）
                  lvs-tun
                        Tunneling(隧道)

         nat类型的特性：
                  RS应用使用私有地址；RS的网关必须指向DIP,RIP和DIP必须在同一个网段内；
                  请求和响应都要经过Director；高负载场景中，Director易成为性能瓶颈；
                  支持端口映射；
                  RS可以使用任意OS；
                  最少2块网卡

         dr类型的特性：
                  保证前端路由将目标地址为VIP的报文统统发往Directory，而不能是RS；
                                   修改RS上内核参数，将RS上的VIP配置在lo接口的别名上，并限制其不能响应对VIP地址解析请求；
                  RS可以使用私有地址；但也可以使用公网地址，此时可通过互联网通过RIP对其直接访问；
                  RS跟Directory必须在同一物理网络中；
                  请求报文经由Director，但响应报文必须不能经过Director；
                  不支持端口映射；
                  RS可以是大多数常见的OS；
                  RS的网关绝不允许指向DIP；
                  一块网卡即可

          tun类型的特性：
                  RIP、VIP、DIP全部是公网地址；
                  RS的网关不会也不可能指向DIP；
                  请求报文经由Director，但响应报文必须不能经过Director；
                  不支持端口映射；
                  RS的OS必须支持隧道功能；

          fullnat：淘宝自行开发的模型

3、lvs调度方法及nat模型的实现
 
        Director ：eth0：192.168.146.137（dip）
                        eth1：192.168.5.28（已该网卡地址做vip）
          node1：eth0:192.168.146.131 （网关必须指向dip）
          node2：eth0:192.168.146.138 （网关必须指向dip）
          注意：网卡转发和rs中的默认网关都需要设置
                    route add default gw 192.168.146.137：设定默认网关


          lvs scheduler:
                    grep -i 'ipvs' /boot/config-2.6.32-358.el6.x86_64：显示内核中和ipvs相关选项。
                    grep -i 'vs' /boot/config-2.6.32-358.el6.x86_64：显示相关
          静态方法：根据算法本身进行调度。
                     rr：round robin轮询，轮流调度。
                     wrr：weighted round robin，加权轮询，根据设定权重调度
                     sh: source hashing，来自同一个源地址请求将一直定向于同一个rs中，session保持
                     dh: destination hashing, 目标地址hash，
                     route add default gw 192.168.146.137 ：指定默认网关 
          动态方法：根据算法和rs状态进行调度。
                     lc: least connection，最少连接，根据机器连接数调度。Overhead=Active*256+Inactive，活动连接数*256+非活动连接数
                     wlc：weighted  least connection：Overhead=(Active*256+Inactive)/weight，活动连接数*256+非活动连接数/权重
                     sed: shortest expection delay：Overhead=(Active+1)*256/weight
                     nq: Never Queue：连接来后先每台rs发一个，之后用sed方式计算。
                     lblc: Locality-Based Least Connection：
                     lblcr：Replicated lblc：带复制功能的lblc

           安装lvs管理工具：
                      yum install -y ipvsadm：先安装ipvsadm，
                      curl http://192.168.146.1：测试web服务器是否正常工作
                      echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward：打开路由转发功能 
                      ipvsadm -h：查看帮助
                      ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler]：
                                -A：添加director上的vip相关信息， -E：修改
                                -t：tcp服务、-u：udp服务、-f：防火墙标记
                                service-address：指定ip和端口为集群服务，也称为vip。 
                                -s： 调度算法，默认为wlc
                      例如：ipvsadm -A -t 192.168.5.28:80 -s rr：添加一个集群服务 
                                 ipvsadm -D -t 192.168.5.28:80：删除一个集群服务 
           为一个已经定义过的集群服务添加一个rs：
                      ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [options]：集群服务添加rs格式
                                 -a：添加一个rs，-e：修改
                                 -t：tcp服务、-u：udp服务、-f：防火墙标记
                                 service-address：指定已定义过的集群服务。
                                 server-address：添加rs，ip和端口。
                                 options：为可选选项，一般常用选项：
                                              -w：指定权重。
                                              -g：指定为dr模型。不指默认为dr。
                                              -i：指定为tun模型。
                                             -m：指定为net模型。
                                例如：ipvsadm -a -t 192.168.5.28:80 -r 192.168.146.138 -m
            查看ipvs：
                        ipvsadm -L -n：查看一个集群服务
                        ipvsadm -L -n -c：查看连接转发信息  
                        ipvsadm -L -n --stats：统计各rs连接情况 
                        ipvsadm -L -n --rate：速率，平均数 
                        ipvsadm -L -n --exact：精确值  
            删除集群服务：
                       -D：例如： ipvsadm -D -t 192.168.5.28:80：删除一个集群服务 
            清除集群服务：
                        -C：例如：ipvsadm -C
             保存集群服务：
                         -S：例如：ipvsadm -S > /path/file_name
             读取文件：
                          -R：例如：ipvsadm -R < /path/file_name

4、lvs dr模型及lxc虚拟化
            session持久机制方法：
                      session绑定，始终将来自同一个源ip的请求转发到同一台rs，没有容错能力，有损负载均衡效果。可以通过调度算法实现sh
                      session复制，在rs之中同步所有的session，每个rs拥有所有集群session信息，对大规模集群不适用。
                      session服务器，用单独部署的服务器节点管理所有的session。

             dr模型实现：vip、dip和rip必须在同一个物理网络中，中间不能有路由器拆封包信息。
                      Director：DIP, VIP
                      RS：RIP, VIP

              RS: 配置内核参数，每台服务器所有提供服务的网络接口都需要配置相关信息。
                     arp_ignore: 如何响应接收ARP地址请求；0表示全部响应；1表示仅在请求的地址配置在请求报文的接口进行响应；
                     arp_announce: 如何通告本地地址；0表示通告全部；2表示仅通告网络直连的接口地址；

             dr模型：
                     dip：192.168.5.7
                     vip：192.168.5.88
                     rip1:192.168.5.9
                     rip2:192.168.5.16
                 
             ifconfig eth1:0 192.168.5.88/24：添加vip
           

             为rs设定网卡工作特性内核参数，每台rs都需要设定。
                     echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
                     echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
                     echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
                     echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
                     ifconfig lo:0 192.168.5.88 netmask 255.255.255.255 broadcast 192.168.5.88 up
                     route add -host 192.168.5.88 dev lo:0
         
            测试响应服务器网卡amc地址：ping vip（ping 192.168.5.88）
                   arp -a：查看vip是由那个服务器的网卡mac地址响应。