Lvs集群管理

Lvs集群管理我们分几部分来讲解：

点我-->Lvs基础理论及系统扩展基础。

点我-->ipvsadm集群管理命令及lvs-nat类型的实现。

点我-->Lvs FWM及持久连接、健康状态监测。

点我-->Lvs-dr模型的实现。

本文所讲述的为第一部分：Lvs基础理论及系统扩展基础。

LVS全称:Linux virtual server；也就是我们说的VS服务。

组成部分：ipvs, ipvsadm

Linux的集群类型：LB、HA、HP

ipvs工作于netfilter的INPUT链接；

ipvsadm用于在ipvs上定义集群服务：同时也得定义此集群服务对应于有哪个后端主机可用；

根据所指定的调度方法（算法）作出调度决策；

支持的协议：TCP, UDP, SCTP, AH, ESP, AH_ESP

lvs中的常用术语约定：

Host:

Director：调度器

Real Server: RS，后端提供服务的主机

IP：

Client: CIP

Director Virtual IP: VIP

Directory IP: DIP

Real IP: RIP

lvs的类型：

lvs-nat:

masquerade

lvs-dr:

direct routing

lvs-tun:

tunneling

lvs-fullnat:

fullnat

lvs-nat：类似于DNAT, 但支持多目标转发；

它通过修改请求报文的目标地址为根据调度算法所挑选出的某RS的RIP来进行转发；

    架构特性：

(1) RS应该使用私有地址，即RIP应该为私有地址；各RS的网关必须指向DIP；

(2) 请求和响应报文都经由Director转发；高负载场景中，Director易于成为系统瓶颈；

(3) 支持端口映射；

(4) RS可以使用任意类型的OS; 

(5) RS的RIP必须与Director的DIP在同一网络；

lvs-dr：直接路由

Director在实现转发时不修改请求的IP首部，而是通过直接封装MAC首部完成转发；目标MAC是Director根据调度方法挑选出某RS的MAC地址；拓扑结构有别有NAT类型；

    架构特性：

(1) 保证前端路由器将目标地址为VIP的请求报文通过ARP地址解析后送往Director

解决方案：

静态绑定：在前端路由直接将VIP对应的目标MAC静态配置为Director的MAC地址；

arptables：在各RS上，通过arptables规则拒绝其响应对VIP的ARP广播请求；

内核参数：在RS上修改内核参数，并结合地址的配置方式实现拒绝响应对VIP的ARP广播请求；

    (2) RS的RIP可以使用私有地址；但也可以使用公网地址，此时可通过互联网上的主机直接对此RS发起管理操作；

(3) 请求报文必须经由Director调度，但响应报文必须不能经由Director; 

(4) 各RIP必须与DIP在同一个物理网络中；

(5) 不支持端口映射；

(6) RS可以使用大多数的OS；

    (7) RS的网关一定不能指向Director；

lvs-tun: 不修改请求报文IP首部，而是通过IP隧道机制在原有的IP报文之外再封装IP首部，经由互联网把请求报文交给选定的RS；

CIP;VIP  DIP;RIP

Client IP;Virtual IP  Director IP;Real IP

    架构特性：

(1) RIP, DIP, VIP都是公网地址；

(2) RS的网关不能，也不可能指向DIP; 

(3) 请求报文由Director分发，但响应报文直接由RS响应给Client；

(4) 不支持端口映射；

(5) RS的OS必须得支持IP隧道; 

lvs-fullnat：通过请求报文的源地址为DIP，目标为RIP来实现转发；对于响应报文而言，修改源地址为VIP，目标地址为CIP来实现转发；

架构特性：

(1) RIP,DIP可以使用私有地址；

(2) RIP和DIP可以不在同一个网络中，且RIP的网关未必需要指向DIP；

(3) 支持端口映射；

(4) RS的OS（operating system）可以使用任意类型；

(5) 请求报文经由Director，响应报文经由Director；

lvs scheduler:LVS集群的调度方式；

静态方法：仅根据算法本身实现调度；

RR: round-robin, 轮询；轮叫、轮调、轮流；即以一比一方式进行调度；

WRR：weighted round-robin, 加权轮询；即为集群中的RS配置权重实现调度；

SH：Source ip Hashing，源地址哈希；即把来自同一个地址请求，统统定向至此前选定的RS;

DH：Destination ip Hashing, 目标地址哈希；即把访问同一个目标地址的请求，统统定向至此前选定的某RS；

动态方法：根据算法及后端RS当前的负载状况实现调度；

LC: least connection

Overhead=Active*256+Inactive

WLC: weighted least connection

Overhead=(Active*256+Inactive)/weight

SED：Shorted Expection Delay

Overhead=(Active+1)*256/weight

NQ：Never Queue

LBLC：Local-Based Least Connection，动态方式的DH算法；

LBLCR：Replicated LBLC

以上则为LVS的基本概念及系统扩展基础。下一篇我们将介绍ipvsadm集群管理命令的使用：http://10267776.blog.51cto.com/10257776/1734582