负载均衡之LVS学习小结

负载均衡的解决方案有硬件解决方案和软件解决方案。主流的硬件解决方案是：

F5   BIG-IP

Citrix  Netscalar

A10    A10

Array

Redware

LVS(Linux Virtual Server)是工作在网络四层交换或路由软件解决方案。它通过内核框架模块ipvs及配置在该框架之上的一组规则来实现交换或路由。ipvsadm则是配置路由规则的工具。ipvs基于内核的netfilter框架模块，工作在其INPUT链上，将到达INPUT链的需要转发的包路由至Real Server。因此，ipvs功能会与netfilter的filter和nat表的功能有冲突。最好不要在部署了ipvs规则的主机上配置iptables的filter和nat规则。LVS有四种模型：NAT, DR, TUN, FULLNAT。

NAT模型的特征：

1.  RS应该使用私有地址。

2.  RS的网关必须指向Director的DIP。

3.  RS的RIP和DIP必须在同一网段内。

4.  请求和响应的报文都经过Director，在高负载的场景中，Director可能成为系统性能瓶颈。

5.  支持端口映射。

6.  RS可以使用任意支持集群服务的操作系统。

DR模型的特征：

1.  RS可以使用私有地址，也可以使用公网地址。

2.  RS的网关一定不能指向DIP

3.  RS和Director要在同一物理网络内（不能有路由器分割）

4.  请求报文经过Director，但响应报文一定不经过Director

5.  不支持端口映射

6.  RS可以使用大多数的操作系统

TUN模型的特征：

1.  RIP、DIP和VIP都必须是公网地址

2.  RS的网关一定不会指向DIP

3.  请求报文经过Director，但响应报文一定不经过Director

4.  不支持端口映射

5.  RS的操作系统必须支持IP隧道技术

LVS支持的10种调度策略

静态策略

  • rr:         Round Robin
  • wrr:      Weight Round Robin
  • sh:        Source Hashing
  • dh:       Destination Hashing

动态策略

  • lc:           Least Connection            Overhead=Active*256+Inactive，选择负载值最小进行调度。
  • wlc:        Weight Least Connection       Overhead=(Active*256+Inactive)/weight
  • sed:       Shortest Expect Delay              Overhead=(Active+1)*256/weight
  • nq:         Nerver Queue
  • lblc:       Locality-based Least Connection      dh+lc
  • lblcr:      Replicated and Locality-based Least Connection

Session持久机制

  • session绑定：始终将同一个请求者的连接定向至同一个RS（第一次请求时仍由调度方法选择）；没有容错能力，有损均衡效果。
  • session复制：在RS之间同步session，因此，每个RS持集群中所有的session；对于大规模集群环境不适用。
  • session服务器：利用单独部署的服务器来统一管理session。

ipvs命令工具常用选项和参数

集群服务相关

ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]] [-M netmask]

ipvsadm -D -t|u|f service-address

ipvsadm -C

-A: 添加一个集群服务

-t: tcp

-u: udp      
-f: firewall mark，通常用于将两个或以上的服务绑定为一个服务进行处理时使用；

service-address:      
      -t IP:port        
      -u ip:port        
      -f firewall_mark

-s 调度方法，默认为wlc

-p timeout: persistent connection, 持久连接

-E：修改定义过的集群服务

-D -t|u|f service-address：删除指定的集群服务

RS相关

ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight] [-x upper] [-y lower]

ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address

-a：向指定的CS中添加RS      
            -t|-u|-f service-address：指明将RS添加至哪个Cluster Service中

-r: 指定RS，可包含{IP[:port]}，只有支持端口映射的LVS类型才允许此处使用跟集群服务中不同的端口

LVS类型：      
                -g: Gateway, DR        
                -i: ipip, TUN        
                -m: masquerade, NAT

-e: 修改指定的RS属性

-d -t|u|f service-address -r server-address：从指定的集群服务中删除某RS

保存规则：(使用输出重定向)

ipvsadm-save

ipvsadm -S

载入指定的规则：（使用输入重定向）

ipvsadm -R

ipvsadm-restore

查看ipvs规则

-L [options]      
            -n: 数字格式显示IP地址        
            -c: 显示连接数相关信息        
            --stats: 显示统计数据        
            --rate: 速率        
            --exact：显示统计数据的精确值

LVS持久连接

PCC：将来自于同一个客户端发往VIP的所有请求统统定向至同一个RS。

PPC：将来自于一个客户端发往某VIP的某端口的所有请求统统定向至同一个RS。

PFMC: 端口绑定，port affinity。基于防火墙标记，将两个或以上的端口绑定为同一个服务。

举例：

# iptables -t mangle -A PREROUTING -d VIP -p tcp --dport CS_Port -j MARK --set-mark num   (num取0-99之间的值)

# ipvsadm -A -f num

LVS的DR模型配置实例

假定用3台主机配置一个web集群。一台Director，2台Real Server。VIP：192.168.100.185，DIP：192.168.100.105，RS1的RIP：192.168.100.107，RS1的RIP：192.168.100.108 。3台主机都连接在同一交换机上，2台Real Server上web服务都已安装配置完成。以下主要给出LVS集群相关的配置过程。

RS1的配置：

# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_ignore
# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_announce
#
# ifconfig lo:0 192.168.100.185 netmask 255.255.255.255 broadcast 192.168.100.185 up
# route add -host 192.168.100.185 dev lo:0
#

RS2的配置：

# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_ignore
# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_announce
#
# ifconfig lo:0 192.168.100.185 netmask 255.255.255.255 broadcast 192.168.100.185 up
# route add -host 192.168.100.185 dev lo:0

Director的配置：

安装ipvsadm

# yum install ipvsadm

# ifconfig eth0:0 192.168.100.185 netmask 255.255.0.0 broadcast up
# route add -host 192.168.100.185 dev eth0:0
# 
# iptables -t filter -F
# ipvsadm -A -t 192.168.100.185:80 -s rr
# ipvsadm -a -t 192.168.100.185:80 -r 192.168.100.107 -g
# ipvsadm -a -t 192.168.100.185:80 -r 192.168.100.108 -g
时间： 2024-08-08 05:09:41

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