一 负载均衡集群介绍
- 主流开源软件LVS、keepalived、haproxy、nginx等
- 其中LVS属于4层（网络OSI 7层模型），nginx属于7层，haproxy既可以认为是4层，也可以当做7层使用
- keepalived的负载均衡功能其实就是lvs lvs是keepalived内置的功能
- lvs这种4层的负载均衡是可以分发除80外的其他端口通信的，比如MySQL的，而nginx仅仅支持http，https，mail，haproxy也支持MySQL这种TCP的负载均衡 nginx可以根据网站目录来区分后端真正提供服务的服务器；而4层的只是提供数据包的分发、转发，不会关心包里面的数据
- 相比较来说，LVS这种4层的更稳定，能承受更多的请求，而nginx这种7层的更加灵活，能实现更多的个性化需求
二 LVS介绍
- LVS是由国人章文嵩开发
- 流行度不亚于apache的httpd，基于TCP/IP做的路由和转发，稳定性和效率很高
- LVS最新版本基于Linux内核2.6，有好多年不更新了
- LVS有三种常见的模式：NAT、DR、IP Tunnel
- LVS架构中有一个核心角色叫做分发器（Load balance），它用来分发用户的请求，还有诸多处理用户请求的服务器（Real Server，简称rs）
LVS NAT模式
- 这种模式借助iptables的nat表来实现
- 用户的请求到分发器后，通过预设的iptables规则，把请求的数据包转发到后端的rs上去
- rs需要设定网关为分发器的内网ip
- 用户请求的数据包和返回给用户的数据包全部经过分发器，所以分发器成为瓶颈
- 在nat模式中，只需要分发器有公网ip即可，所以比较节省公网ip资源
LVS IP Tunnel模式
- 这种模式，需要有一个公共的IP配置在分发器和所有rs上，我们把它叫做vip
- 客户端请求的目标IP为vip，分发器接收到请求数据包后，会对数据包做一个加工，会把目标IP改为rs的IP，这样数据包就到了rs上
- rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，因为所有rs上配置了这个vip，所以它会认为是它自己
LVS DR模式
- 这种模式，也需要有一个公共的IP配置在分发器和所有rs上，也就是vip
- 和IP Tunnel不同的是，它会把数据包的MAC地址修改为rs的MAC地址
- rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，因为所有rs上配置了这个vip，所以它会认为是它自己
三 LVS调度算法
- 轮询 Round-Robin rr
- 加权轮询 Weight Round-Robin wrr
- 最小连接 Least-Connection lc
- 加权最小连接 Weight Least-Connection wlc
- 基于局部性的最小连接 Locality-Based Least Connections lblc
- 带复制的基于局部性最小连接 Locality-Based Least Connections with Replication lblcr
- 目标地址散列调度 Destination Hashing dh
- 源地址散列调度 Source Hashing sh
四 LVS NAT模式搭建
1）准备工作
三台机器
- 分发器，也叫调度器（简写为dir） 内网：75.136，外网：95.144（vmware仅主机模式） 这里需要两个网卡，我使用的是ens33 和ens37,内网使用ens33网卡，外网使用ens37网卡，并设置为仅主机模式，设置界面如下：
设置完毕后，我们可以查看到这个新的网卡所在的子网为95.0 
下面我们来将ens37的IP设置为95.144，修改的地方是IPADDR，并删除UUID,不需要设置网关
[root@lijie-01 ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens37HWADDR=00:0C:29:21:5E:CATYPE=EthernetPROXY_METHOD=noneBROWSER_ONLY=noBOOTPROTO=noneIPADDR=192.168.95.144PREFIX=24DEFROUTE=yesIPV4_FAILURE_FATAL=noIPV4_DNS_PRIORITY=100IPV6INIT=yesIPV6_AUTOCONF=noIPV6_DEFROUTE=yesIPV6_FAILURE_FATAL=noIPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacyIPV6_DNS_PRIORITY=100NAME=ens37DEVICE=ens37ONBOOT=noZONE=block[root@lijie-01 ~]# ifup ens37连接已成功激活（D-Bus 活动路径：/org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/2）[root@lijie-01 ~]#
随后我们从windows中ping一下新建的这个网卡
C:\Users\mixuyulv>ping 192.168.75.136 正在 Ping 192.168.75.136 具有 32 字节的数据: 来自 192.168.75.136 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=64 来自 192.168.75.136 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=64 来自 192.168.75.136 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=64 来自 192.168.75.136 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=64 192.168.75.136 的 Ping 统计信息: 数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)， 往返行程的估计时间(以毫秒为单位): 最短 = 0ms，最长 = 0ms，平均 = 0ms C:\Users\mixuyulv>
- rs1 内网：75.134，设置网关为75.136
[root@lijie-02 ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE=EthernetiPROXY_METHOD=noneBROWSER_ONLY=noBOOTPROTO=staticDEFROUTE=yesIPV4_FAILURE_FATAL=noIPV6INIT=yesIPV6_AUTOCONF=yesIPV6_DEFROUTE=yesIPV6_FAILURE_FATAL=noIPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacyNAME=ens33DEVICE=ens33ONBOOT=yesIPADDR=192.168.75.134NETMASK=255.255.255.0GATEWAY=192.168.75.136DNS1=119.29.29.29
我们还需要重启网络服务，重启后这台机器就不能上网了，
[root@lijie-02 ~]# systemctl restart network.service[root@lijie-02 ~]# ping www.qq.comping: www.qq.com: 未知的名称或服务[root@lijie-02 ~]#
我们现在再来查看网关就变成了75.136
[root@lijie-02 ~]# route -nKernel IP routing tableDestination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface0.0.0.0 192.168.75.136 0.0.0.0 UG 100 0 0 ens33192.168.75.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 100 0 0 ens33192.168.122.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 virbr0[root@lijie-02 ~]#
- rs2 内网：75.130，设置网关为75.136
[root@lijie-03 ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE=EthernetPROXY_METHOD=noneBROWSER_ONLY=noBOOTPROTO=staticDEFROUTE=yesIPV4_FAILURE_FATAL=noIPV6INIT=yesIPV6_AUTOCONF=yesIPV6_DEFROUTE=yesIPV6_FAILURE_FATAL=noIPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacyNAME=ens33UUID=087b59ca-7e9f-4b76-a456-ada0fa5a7af4DEVICE=ens33ONBOOT=yesIPADDR=192.168.75.130NETMASK=255.255.255.0GATEWAY=192.168.75.136DNS1=119.29.29.29
我们还需要重启网络服务，重启后这台机器就不能上网了，
[root@lijie-03 ~]# systemctl restart network.service[root@lijie-03 ~]# ping www.qq.comping: www.qq.com: 未知的名称或服务[root@lijie-02 ~]#
我们现在再来查看网关就变成了75.136
[root@lijie-03 ~]# route -nKernel IP routing tableDestination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface0.0.0.0 192.168.75.136 0.0.0.0 UG 100 0 0 ens33192.168.75.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 100 0 0 ens33[root@lijie-03 ~]#
- 三台机器上都执行执行
[root@lijie-01 ~]# systemctl stop firewalld [root@lijie-01 ~]# systemctl disable firewalld Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service. Removed symlink /etc/systemd/system/dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service. [root@lijie-01 ~]# iptables -nvL Chain INPUT (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes) pkts bytes target prot opt in out source destination Chain FORWARD (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes) pkts bytes target prot opt in out source destination Chain OUTPUT (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes) pkts bytes target prot opt in out source destination [root@lijie-01 ~]#
这里建议使用centos6里面的iptables的方式，需要安装iptables-service
[root@lijie-01 ~]# yum install -y iptables-services
随后启动iptables-service服务
[root@lijie-01 ~]# systemctl start iptables-servicesFailed to start iptables-services.service: Unit not found.[root@lijie-01 ~]#
我们可以使用下面命令查看iptables-services 这个服务是否成功安装
[root@lijie-01 ~]# rpm -ql iptables-services/etc/sysconfig/ip6tables/etc/sysconfig/iptables/usr/lib/systemd/system/ip6tables.service/usr/lib/systemd/system/iptables.service/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/ip6tables/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/ip6tables/panic/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/ip6tables/save/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/iptables/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/iptables/panic/usr/libexec/initscripts/legacy-actions/iptables/save/usr/libexec/iptables/usr/libexec/iptables/ip6tables.init/usr/libexec/iptables/iptables.init[root@lijie-01 ~]#
从上图我们发现使用的命令有误，开启iptables服务应使用以下命令
[root@lijie-01 ~]# systemctl start iptables[root@lijie-01 ~]#
随后使iptables有效
[root@lijie-01 ~]# systemctl enable iptablesCreated symlink from /etc/systemd/system/basic.target.wants/iptables.service to /usr/lib/systemd/system/iptables.service.[root@lijie-01 ~]#
上面我们开启iptables的目的是为了清空规则，以便后面调用空规则
[root@lijie-01 ~]# iptables -F[root@lijie-01 ~]# service iptables saveiptables: Saving firewall rules to /etc/sysconfig/iptables:[ 确定 ][root@lijie-01 ~]#
还需要关闭selinux
[root@lijie-01 ~]# setenforce 0[root@lijie-01 ~]#
保险起见，最好还是修改配置文件/etc/selinux/config中selinux值从enforcing变为disabled来关闭selinux
# This file controls the state of SELinux on the system.# SELINUX= can take one of these three values:# enforcing - SELinux security policy is enforced.# permissive - SELinux prints warnings instead of enforcing.# disabled - No SELinux policy is loaded.SELINUX=disabled# SELINUXTYPE= can take one of three two values:# targeted - Targeted processes are protected,# minimum - Modification of targeted policy. Only selected processes are protected.# mls - Multi Level Security protection.SELINUXTYPE=targeted
至此，准备工作完毕
2）搭建工作
- 在dir上安装ipvsadm
[root@lijie-01 ~]# yum install -y ipvsdam
- 在dir上编写脚本，vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh//内容如下
#! /bin/bash# director 服务器上开启路由转发功能echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward# 关闭icmp的重定向echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirectsecho 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects# 注意区分网卡名字，我的两个网卡分别为ens33和ens37echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens33/send_redirectsecho 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens37/send_redirects# director 设置nat防火墙iptables -t nat -Fiptables -t nat -Xiptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.75.0/24 -j MASQUERADE# director设置ipvsadmIPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'$IPVSADM -C#这里的wlc是算法，算法还有如rr、lc$IPVSADM -A -t 192.168.95.144:80 -s wlc -p 3$IPVSADM -a -t 192.168.95.144:80 -r 192.168.75.134:80 -m -w 1$IPVSADM -a -t 192.168.95.144:80 -r 192.168.75.130:80 -m -w 1
我们来执行下这个脚本，没有任何输出，说明脚本没有语法错误
[root@lijie-01 ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh[root@lijie-01 ~]#
3）NAT模式效果测试
- 两台rs上都安装nginx
- 设置两台rs的主页，做一个区分，也就是说直接curl两台rs的ip时，得到不同的结果
- 浏览器里访问192.168.95.144，多访问几次看结果差异
扩展：
lvs 三种模式详解 lvs几种算法 关于arp_ignore和 arp_announce lvs原理相关的扩展：
lvs 三种模式详解 lvs几种算法 关于arp_ignore和 arp_announce lvs原理相关的