LVS原理介紹
LVS是什么?
LVS懊昨，全稱Linux Virtual Server痒钝，是國人章文嵩發(fā)起的一個開源項目。
在社區(qū)具有很大的熱度赖草，是一個基于四層、具有強大性能的反向代理服務(wù)器剪个。
早期使用lvs需要修改內(nèi)核才能使用秧骑，但是由于性能優(yōu)異，現(xiàn)在已經(jīng)被收入內(nèi)核扣囊。
LVS通過工作于內(nèi)核的ipvs模塊來實現(xiàn)功能乎折，其主要工作于netfilter 的INPUT鏈上。
而用戶需要對ipvs進行操作配置則需要使用ipvsadm這個工具侵歇。
ipvsadm主要用于設(shè)置lvs模型骂澄、調(diào)度方式以及指定后端主機。
LVS中的角色
LVS的一些相關(guān)術(shù)語
LVS的模型中有兩個角色：
調(diào)度器:Director惕虑，又稱為Dispatcher坟冲，Balancer
調(diào)度器主要用于接受用戶請求。
真實主機:Real Server溃蔫，簡稱為RS健提。
用于真正處理用戶的請求。
而為了更好地理解伟叛，我們將所在角色的IP地址分為以下三種：
Director Virtual IP:調(diào)度器用于與客戶端通信的IP地址私痹，簡稱為VIP
Director IP:調(diào)度器用于與RealServer通信的IP地址，簡稱為DIP统刮。
Real Server :?后端主機的用于與調(diào)度器通信的IP地址紊遵，簡稱為RIP。
基本模型
LVS的三種調(diào)度模式
LVS-NATNetwork Address Transform
示意圖和調(diào)度步驟
LVS-NAT
原理：
基于ip偽裝MASQUERADES侥蒙，原理是多目標DNAT暗膜。
所以請求和響應(yīng)都經(jīng)由Director調(diào)度器。
LVS-NAT的優(yōu)點與缺點
優(yōu)點：
支持端口映射
RS可以使用任意操作系統(tǒng)
節(jié)省公有IP地址鞭衩。
RIP和DIP都應(yīng)該使用同一網(wǎng)段私有地址学搜，而且RS的網(wǎng)關(guān)要指向DIP。
使用nat另外一個好處就是后端的主機相對比較安全醋旦。
缺點：
請求和響應(yīng)報文都要經(jīng)過Director轉(zhuǎn)發(fā);極高負載時恒水，Director可能成為系統(tǒng)瓶頸。
就是效率低的意思饲齐。
LVS-TUNIP Tuneling
示意圖和調(diào)度步驟
LVS-TUN
原理：
基于隧道封裝技術(shù)。在IP報文的外面再包一層IP報文咧最。
當Director接收到請求的時候捂人，選舉出調(diào)度的RealServer
當接受到從Director而來的請求時御雕，RealServer則會使用lo接口上的VIP直接響應(yīng)CIP。
這樣CIP請求VIP的資源滥搭，收到的也是VIP響應(yīng)酸纲。
LVS-TUN的優(yōu)點與缺點
優(yōu)點：
RIP,VIP,DIP都應(yīng)該使用公網(wǎng)地址，且RS網(wǎng)關(guān)不指向DIP;
只接受進站請求瑟匆，解決了LVS-NAT時的問題闽坡，減少負載。
請求報文經(jīng)由Director調(diào)度愁溜，但是響應(yīng)報文不需經(jīng)由Director疾嗅。
缺點：
不指向Director所以不支持端口映射。
RS的OS必須支持隧道功能冕象。
隧道技術(shù)會額外花費性能代承，增大開銷。
LVS-DRDirect Routing
示意圖和調(diào)度步驟
LVS-DR
原理
當Director接收到請求之后渐扮，通過調(diào)度方法選舉出RealServer论悴。
講目標地址的MAC地址改為RealServer的MAC地址。
RealServer接受到轉(zhuǎn)發(fā)而來的請求墓律，發(fā)現(xiàn)目標地址是VIP膀估。RealServer配置在lo接口上。
處理請求之后則使用lo接口上的VIP響應(yīng)CIP耻讽。
LVS-DR的優(yōu)點與缺點
優(yōu)點：
RIP可以使用私有地址玖像，也可以使用公網(wǎng)地址。
只要求DIP和RIP的地址在同一個網(wǎng)段內(nèi)齐饮。
請求報文經(jīng)由Director調(diào)度捐寥，但是響應(yīng)報文不經(jīng)由Director。
RS可以使用大多數(shù)OS
缺點：
不支持端口映射祖驱。
不能跨局域網(wǎng)握恳。
總結(jié)：
三種模型雖然各有利弊，但是由于追求性能和便捷捺僻，DR是目前用得最多的LVS模型乡洼。
LVS的八種調(diào)度方法
靜態(tài)方法:僅依據(jù)算法本身進行輪詢調(diào)度
RR:Round Robin,輪調(diào)
一個接一個，自上而下
WRR:Weighted RR匕坯，加權(quán)論調(diào)
加權(quán)束昵，手動讓能者多勞。
SH:SourceIP Hash
來自同一個IP地址的請求都將調(diào)度到同一個RealServer
DH:Destination Hash
不管IP葛峻，請求特定的東西锹雏，都定義到同一個RS上。
動態(tài)方法:根據(jù)算法及RS的當前負載狀態(tài)進行調(diào)度
LC:least connections(最小鏈接數(shù))
鏈接最少术奖，也就是Overhead最小就調(diào)度給誰礁遵。
假如都一樣轻绞，就根據(jù)配置的RS自上而下調(diào)度。
WLC:Weighted Least Connection (加權(quán)最小連接數(shù))
這個是LVS的默認算法佣耐。
SED:Shortest Expection Delay(最小期望延遲)
WLC算法的改進政勃。
NQ:Never Queue
SED算法的改進。
LBLC:Locality-Based Least-Connection,基于局部的的LC算法
正向代理緩存機制兼砖。訪問緩存服務(wù)器奸远，調(diào)高緩存的命中率。
和傳統(tǒng)DH算法比較讽挟，考慮緩存服務(wù)器負載懒叛。可以看做是DH+LC
如果有兩個緩存服務(wù)器
1.只要調(diào)度到其中的一個緩存服務(wù)器戏挡，那緩存服務(wù)器內(nèi)就會記錄下來芍瑞。下一次訪問同一個資源的時候也就是這個服務(wù)器了。 (DH)
2.有一個用戶從來沒有訪問過這兩個緩存服務(wù)器褐墅，那就分配到負載較小的服務(wù)器拆檬。LC
LBLCR:Locality-Based Least-Connection with Replication(帶復(fù)制的lblc算法)
緩存服務(wù)器中的緩存可以互相復(fù)制。
因為即使沒有妥凳，也能立即從另外一個服務(wù)器內(nèi)復(fù)制一份竟贯，并且均衡負載
man ipvsadm有講這幾種動態(tài)或者靜態(tài)的rs調(diào)度方法
配置LVS-DR
主機名主機地址角色
node1DIP:192.168.2.201，VIP:192.168.2.211Director
node3RIP:192.168.2.203逝钥，VIP:192.168.2.211RealServer
node4RIP:192.168.2.204屑那，VIP:192.168.2.211RealServer
本文中的主機系統(tǒng)均為CentOS7.1，Apache2.4艘款，數(shù)據(jù)庫：MariaDB-5.5.50
實驗拓撲：
lvs-dr實驗拓撲
(1)在Director上配置VIP和DIP
[root@bc~]# vim/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eno16777736
TYPE=Ethernet
BOOTPROTO="static"
DEFROUTE=yes
PEERDNS=yes
PEERROUTES=yes
NAME=eno16777736
DEVICE=eno16777736
ONBOOT=yesIPADDR="192.168.2.201"
NETMASK="255.255.255.0"
DNS1="192.168.2.1"
GATEWAY="192.168.2.1"
[root@bc~]# vim/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eno16777736:0
TYPE=Ethernet
BOOTPROTO="static"
NAME=eno16777736:0
ONBOOT=yes
IPADDR="192.168.2.211"
NETMASK="255.255.255.0"
DNS1="192.168.2.1"
GATEWAY="192.168.2.1"
ONPARENT=yes
重啟網(wǎng)絡(luò)之后查看配置
[root@bc ~]# service NetworkManager stop
Redirecting to /bin/systemctl stop? NetworkManager.service
[root@bc ~]# service network restart
Restarting network (via systemctl):? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [? OK? ]
[root@bc ~]# ifconfig
eno16777736: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>? mtu 1500
inet 192.168.2.201? netmask 255.255.255.0? broadcast 192.168.2.255
inet6 fe80::250:56ff:fe3c:d757? prefixlen 64? scopeid 0x20
ether 00:50:56:3c:d7:57? txqueuelen 1000? (Ethernet)
RX packets 88853? bytes 14843664 (14.1 MiB)
RX errors 0? dropped 0? overruns 0? frame 0
TX packets 79195? bytes 6551143 (6.2 MiB)
TX errors 0? dropped 0 overruns 0? carrier 0? collisions 0
eno16777736:0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>? mtu 1500
inet 192.168.2.211? netmask 255.255.255.0? broadcast 192.168.2.255
ether 00:50:56:3c:d7:57? txqueuelen 1000? (Ethernet)
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>? mtu 65536
inet 127.0.0.1? netmask 255.0.0.0
inet6 ::1? prefixlen 128? scopeid 0x10
? loop? txqueuelen 0? (Local Loopback)
RX packets 12998? bytes 1140269 (1.0 MiB)
RX errors 0? dropped 0? overruns 0? frame 0
TX packets 12998? bytes 1140269 (1.0 MiB)
TX errors 0? dropped 0 overruns 0? carrier 0? collisions 0
(2)Director使用ipvsadm修改創(chuàng)建ipvs規(guī)則
[root@bc ~]# ipvsadm -A -t 192.168.2.211:80 -s rr
[root@bc ~]# ipvsadm -a -t 192.168.2.211:80 -r 192.168.2.203 -g
[root@bc ~]# ipvsadm -a -t 192.168.2.211:80 -r 192.168.2.204 -g
[root@bc ~]# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port? ? ? ? ? Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP? 192.168.2.211:80 rr
-> 192.168.2.203:80? ? ? ? ? ? Route? 1? ? ? 0? ? ? ? ? 0
-> 192.168.2.204:80? ? ? ? ? ? Route? 1? ? ? 0? ? ? ? ? 0
(3)RealServer安裝httpd
[root@node3~]# yum install httpd-y
[root@node4~]# yum install httpd-y
可以在里面放一個Wordpress,也可以簡單echo幾個字到index.html
(4)node3和node4修改RealServer內(nèi)核參數(shù)
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
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
ifconfig lo:0 192.168.2.211/32 broadcast 192.168.2.211 up
route add -host 192.168.2.211 dev lo:0
修改內(nèi)核參數(shù)持际，并且配置VIP地址到RealServer的loopback接口上。
那樣的話哗咆，當RealServer接到從Director轉(zhuǎn)發(fā)而來的數(shù)據(jù)報文時蜘欲，RealServer也不會丟棄報文。
同時晌柬，修改了RealServer的參數(shù)姥份，局域網(wǎng)內(nèi)的arp表就只有Director有VIP。
RealServer的的機器上有VIP這件事年碘，只有RealServer自己知道澈歉。
這樣可以保證，當請求到來的時候屿衅，第一個會送到Director那里去埃难。
(5)測試結(jié)果
[root@node3 httpd]# vim/var/log/httpd/access_log
[root@node4 httpd]# vim/var/log/httpd/access_log
效果差不多就是這樣:
因為我們使用了RR靜態(tài)調(diào)度方法,所以這node3和node4的請求是一人一個。
