负载均衡LVS（Linux Virtual Server）

负载均衡LVS（Linux Virtual Server）

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负载均衡LVS（Linux Virtual Server）... 1

 第1章 LVS负载均衡集群简介... 1

1.1 为什么要学LVS. 1

1.2 LVS网站资料：... 1

1.3 LVS内核模块ip_vs介绍... 1

 第2章 LVS-DR直接路由模式... 2

2.1 DR直接路由模式说明... 2

2.1.1 DR-原理图片：... 2

2.1.2 DR-原理解释... 2

2.1.3 ARP原理... 3

2.2 ipvsadm-检查环境... 3

2.3 lb服务端-搭建lvs. 4

2.4 web服务器配置... 4

 第3章 LVS-keepalived高可用lvs. 5

3.1 环境介绍... 5

3.2 部署lvs-keepalived. 6

3.2.1 lb负载均衡操作（Load Balance）... 6

3.2.2 web服务器操作... 9

3.2.3 检测高可用及负载... 9

 第4章 LVS集群的工作模式总结... 10

第1章 LVS负载均衡集群简介

1.1 为什么要学LVS

LVS支持比nginx更大的并发量。

当并发超过了Nginx上限，就可以使用LVS了。日1000-2000W PV 或并发请求1万以下都可以考虑用Nginx。

1.2 LVS网站资料：

官网：http://www.linuxvirtualserver.org/index.html

中文资料

LVS项目介绍           http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs1.html 

LVS集群的体系结构     http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs2.html 

LVS集群中的IP负载均衡技术  http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs3.html

LVS集群的负载调度      http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs4.html 

1.3 LVS内核模块ip_vs介绍

从2.4.24以后IPVS已经成为Linux官方标准内核的一部分。

 LVS无需安装
 安装的是管理工具，第一种叫ipvsadm，第二种叫keepalive
 ipvsadm是通过命令行管理，而keepalive读取配置文件管理
 后面我们会用Shell脚本实现keepalive的功能

安装ipvsadm管理工具（只在lb操作）

第2章 LVS-DR直接路由模式

2.1 DR直接路由模式说明

2.1.1 DR-原理图片：

 

2.1.2 DR-原理解释

原理：DR模式是通过改写请求报文的目标MAC地址，将请求发给真实服务器的，而真实服务器将响应后的处理结果直接返回给客户端用户。

注意：DR技术可极大地提高集群系统的伸缩性。但要求调度器LB与真实服务器RS都有一块物理网卡连在同一物理网段上，即必须在同一局域网环境。

2.1.3 ARP原理

实现局域网内数据传输依据：（1）主机ARP缓存 （2）交换机MAC地址表

ARP原理：根据IP地址获取物理地址MAC的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，（所有主机会提取发送者的ip 和mac存入自己的ARP缓存中）目标主机接收返回自己mac消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

数据传输过程：（前提已有arp缓存）主机A通过查询ARP缓存，得到mac地址，数据包经过交换机检查mac地址表，到达指定主机B。

2.2 ipvsadm-检查环境

系统准备：一台负载均衡服务器lb03（10.0.0.15）

          两台web服务器（10.0.0.17-18）

# 查看系统的LVS模块。
lsmod|grep ip_vs

# 默认没有加载模块，需要安装管理工具才会激活。
yum -y install ipvsadm

# 查看当前LVS状态，顺便激活LVS内核模块。
ipvsadm  -ln

2.3 lb服务端-搭建lvs

（只在负载服务器-lb操作）

ip addr add 10.0.0.13/24 dev eth0
ipvsadm -C
ipvsadm --set 30 5 60
ipvsadm -A -t 10.0.0.13:80 -s wrr -p 20
ipvsadm -a -t 10.0.0.13:80 -r 10.0.0.17:80 -g -w 1
ipvsadm -a -t 10.0.0.13:80 -r 10.0.0.18:80 -g -w 1
ipvsadm -ln

（命令解释）

#步骤1：在eth0网卡绑定VIP地址（ip）

#步骤2：清除当前所有LVS规则（-C）

#步骤3：设置tcp、tcpfin、udp链接超时时间（--set）

#步骤4：添加虚拟服务（-A），-t指定虚拟服务的IP端口，-s 指定调度算法 调度算法见man ipvsadm， rr wrr 权重轮询 -p 指定超时时间

#步骤5：将虚拟服务关联到真实服务上（-a） -r指定真实服务的IP端口 -g LVS的模式 DR模式 -w 指定权重

#步骤6：查看配置结果（-ln）

2.4 web服务器配置

（在web03/web04同时操作下面步骤）

#步骤1：在lo网卡绑定VIP地址（ip）
ip addr add 10.0.0.13/32 dev lo

#步骤2：修改内核参数抑制ARP响应
cat >>/etc/sysctl.conf<<EOF
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
EOF

sysctl -p

##解释说明

#随笔--更新全网arp缓存（向全网发送广播）
arping  -I eth0  -c 1  -U  10.0.0.13

#命令操作解释说明
1. RealServer为什么要在lo接口上配置VIP？
答：既然要让RS能够处理目标地址为vip的IP包，首先必须要让RS能接收到这个包（基于二层的，ip不变）。在lo上配置vip能够完成接收包并将结果返回client。

#网卡解释
eth0，eth1，eth2……代表网卡一，网卡二，网卡三……
lo代表127.0.0.1，即localhost

2.在eth0网卡上配置VIP可以吗？
答：不可以，将VIP设置在eth0网卡上,会影响RS的arp请求,造成整体LVS集群arp缓存表紊乱，以至于整个负载均衡集群都不能正常工作。

3.为什么要抑制ARP响应？
访问网站时，直接访问web服务器，不经过负载均衡服务器。

第3章 LVS-keepalived高可用lvs

3.1 环境介绍

两台负载均衡服务器：lb03   lb04

两台web服务器：10.0.0.17  10.0.0.18

（负载均衡器）
# 查看系统的LVS模块。
lsmod|grep ip_vs

# 默认没有加载模块，需要安装管理工具才会激活。
yum -y install ipvsadm

# 查看当前LVS状态，顺便激活LVS内核模块。
ipvsadm  -ln

3.2 部署lvs-keepalived

3.2.1 lb负载均衡操作（Load Balance）

#步骤1：在lb03和lb04安装Keepalive

yum -y install keepalived

#只需要在keeplived的配置文件中设置lvs

#步骤2：配置Keepalive， lb03和lb04的配置文件分成三部分配置

1.global_defs   全局定义

2.vrrp 实例配置  VIP

3.virtual_server配置  lvs的配置

# lb03的配置文件

# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
   router_id LVS_01
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 150
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
     10.0.0.13/24
    }
}
#lvs 的配置 
virtual_server 10.0.0.13 80 {    #虚 ip
    delay_loop 6              
    lb_algo wrr     
    lb_kind DR   
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 50     
    protocol TCP    

    real_server 10.0.0.17 80 {   #真实web  ip
        weight 1      
        TCP_CHECK {
        connect_timeout 8       
        nb_get_retry 3
        delay_before_retry 3
        connect_port 80
        }
    }

    real_server 10.0.0.18 80 {   #真是web ip
        weight 1              
        TCP_CHECK {
        connect_timeout 8       
        nb_get_retry 3
        delay_before_retry 3
        connect_port 80
        }
    }
}

lb04的配置文件

[root@lb04 keepalived]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf 
global_defs {
   router_id LVS_02
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
     10.0.0.13/24
    }
}
virtual_server 10.0.0.13 80 {
    delay_loop 6          
    lb_algo wrr                
    lb_kind DR                
    nat_mask 255.255.255.0
    persistence_timeout 50     
    protocol TCP                

    real_server 10.0.0.17 80 {
        weight 1              
        TCP_CHECK {
        connect_timeout 8       
        nb_get_retry 3
        delay_before_retry 3
        connect_port 80
        }
    }

    real_server 10.0.0.18 80 {
        weight 1              
        TCP_CHECK {
        connect_timeout 8       
        nb_get_retry 3
        delay_before_retry 3
        connect_port 80
        }
    }
}

3.2.2 web服务器操作

 

（在web03/web04同时操作下面步骤）
步骤1：在lo网卡绑定VIP地址（ip）
步骤2：修改内核参数抑制ARP响应
ip addr add 10.0.0.13/32 dev lo   #临时生效

cat >>/etc/sysctl.conf<<EOF
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
EOF
sysctl -p

 

3.2.3 检测高可用及负载

ip addr show eth0

ipvsadm -ln

第4章 LVS集群的工作模式总结

DR（Direct Routing）直接路由模式 （常用）

NAT（Network Address Translation）

TUN（Tunneling）隧道模式

FULLNAT（Full Network Address Translation）