LVS是什么?
LVS铜跑，全稱Linux Virtual Server湿右，是國人章文嵩發(fā)起的一個開源項目。
在社區(qū)具有很大的熱度芜抒，是一個基于四層珍策、具有強大性能的反向代理服務(wù)器。
早期使用lvs需要修改內(nèi)核才能使用宅倒，但是由于性能優(yōu)異攘宙，現(xiàn)在已經(jīng)被收入內(nèi)核。
LVS通過工作于內(nèi)核的ipvs模塊來實現(xiàn)功能，其主要工作于netfilter 的INPUT鏈上蹭劈。
而用戶需要對ipvs進行操作配置則需要使用ipvsadm這個工具疗绣。
ipvsadm主要用于設(shè)置lvs模型、調(diào)度方式以及指定后端主機铺韧。
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多矮，又稱為Dispatcher，Balancer
調(diào)度器主要用于接受用戶請求哈打。
真實主機:Real Server塔逃，簡稱為RS。
用于真正處理用戶的請求前酿。
而為了更好地理解患雏，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，簡稱為VIP
Director IP:調(diào)度器用于與RealServer通信的IP地址罢维，簡稱為DIP淹仑。
Real Server : 后端主機的用于與調(diào)度器通信的IP地址，簡稱為RIP肺孵。
LVS的三種調(diào)度模式
LVS-NATNetwork Address Transform
示意圖和調(diào)度步驟
原理：
基于ip偽裝MASQUERADES匀借，原理是多目標DNAT。
所以請求和響應(yīng)都經(jīng)由Director調(diào)度器平窘。
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地址吓肋。
RIP和DIP都應(yīng)該使用同一網(wǎng)段私有地址，而且RS的網(wǎng)關(guān)要指向DIP瑰艘。
使用nat另外一個好處就是后端的主機相對比較安全是鬼。
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，Director可能成為系統(tǒng)瓶頸紫新。
就是效率低的意思均蜜。
LVS-TUNIP Tuneling
示意圖和調(diào)度步驟
原理：
基于隧道封裝技術(shù)。在IP報文的外面再包一層IP報文芒率。
當Director接收到請求的時候囤耳，選舉出調(diào)度的RealServer
當接受到從Director而來的請求時，RealServer則會使用lo接口上的VIP直接響應(yīng)CIP偶芍。
這樣CIP請求VIP的資源充择，收到的也是VIP響應(yīng)。
LVS-TUN的優(yōu)點與缺點
優(yōu)點：
- RIP,VIP,DIP都應(yīng)該使用公網(wǎng)地址匪蟀，且RS網(wǎng)關(guān)不指向DIP;
只接受進站請求椎麦，解決了LVS-NAT時的問題，減少負載材彪。
請求報文經(jīng)由Director調(diào)度观挎，但是響應(yīng)報文不需經(jīng)由Director撒桨。
缺點：
- 不指向Director所以不支持端口映射。
- RS的OS必須支持隧道功能键兜。
- 隧道技術(shù)會額外花費性能，增大開銷穗泵。
LVS-DRDirect Routing
示意圖和調(diào)度步驟
原理
當Director接收到請求之后普气，通過調(diào)度方法選舉出RealServer。
講目標地址的MAC地址改為RealServer的MAC地址佃延。
RealServer接受到轉(zhuǎn)發(fā)而來的請求现诀，發(fā)現(xiàn)目標地址是VIP。RealServer配置在lo接口上履肃。
處理請求之后則使用lo接口上的VIP響應(yīng)CIP仔沿。
LVS-DR的優(yōu)點與缺點
優(yōu)點：
- RIP可以使用私有地址，也可以使用公網(wǎng)地址尺棋。
只要求DIP和RIP的地址在同一個網(wǎng)段內(nèi)封锉。 - 請求報文經(jīng)由Director調(diào)度，但是響應(yīng)報文不經(jīng)由Director膘螟。
- RS可以使用大多數(shù)OS
缺點：
- 不支持端口映射成福。
- 不能跨局域網(wǎng)。
總結(jié)：
三種模型雖然各有利弊荆残，但是由于追求性能和便捷奴艾，DR是目前用得最多的LVS模型。
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)
一個接一個内斯，自上而下 - WRR:Weighted RR蕴潦，加權(quán)論調(diào)
加權(quán)，手動讓能者多勞俘闯。 - 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潭苞，請求特定的東西，都定義到同一個RS上备徐。
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))
鏈接最少萄传，也就是Overhead最小就調(diào)度給誰。
假如都一樣蜜猾，就根據(jù)配置的RS自上而下調(diào)度秀菱。WLC:Weighted Least Connection (加權(quán)最小連接數(shù))
這個是LVS的默認算法。SED:Shortest Expection Delay(最小期望延遲)
WLC算法的改進蹭睡。NQ:Never Queue
SED算法的改進衍菱。LBLC:Locality-Based Least-Connection,基于局部的的LC算法
正向代理緩存機制。訪問緩存服務(wù)器肩豁，調(diào)高緩存的命中率脊串。
和傳統(tǒng)DH算法比較辫呻，考慮緩存服務(wù)器負載∏矸妫可以看做是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)器放闺，那緩存服務(wù)器內(nèi)就會記錄下來。下一次訪問同一個資源的時候也就是這個服務(wù)器了缕坎。 (DH)
2.有一個用戶從來沒有訪問過這兩個緩存服務(wù)器怖侦，那就分配到負載較小的服務(wù)器。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)制谜叹。
因為即使沒有匾寝，也能立即從另外一個服務(wù)器內(nèi)復(fù)制一份，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 |
|---|---|---|
| node1 | DIP:192.168.2.201荷腊，VIP:192.168.2.211 | Director |
| node3 | RIP:192.168.2.203艳悔，VIP:192.168.2.211 | RealServer |
| node4 | RIP:192.168.2.204，VIP:192.168.2.211 | RealServer |
本文中的主機系統(tǒng)均為CentOS7.1女仰，Apache2.4猜年，數(shù)據(jù)庫：MariaDB-5.5.50
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=yes
IPADDR="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<link>
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<host>
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)，并且配置VIP地址到RealServer的loopback接口上董栽。
那樣的話码倦，當RealServer接到從Director轉(zhuǎn)發(fā)而來的數(shù)據(jù)報文時，RealServer也不會丟棄報文锭碳。
同時袁稽，修改了RealServer的參數(shù)，局域網(wǎng)內(nèi)的arp表就只有Director有VIP擒抛。
RealServer的的機器上有VIP這件事推汽，只有RealServer自己知道。
這樣可以保證歧沪，當請求到來的時候歹撒，第一個會送到Director那里去。
(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的請求是一人一個诊胞。
