搭建LVS负载均衡集群

2022-08-06 本文已影响0人右耳菌

1. 负载均衡集群介绍

主流开源软件LVS、keepalived、haproxy、nginx等。
LVS属于4层负载均衡，Nginx属于7层负载均衡，Haproxy 既可以认为是4层，也可以做7层使用。
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。
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，能实现更多个性化需求。

2. LVS简介

LVS是由国人章文嵩开发。
LVS是基于TCP/IP做的路由和转发，稳定性和效率很高。
LVS是工作于Linux内核中的。
LVS有三种常见的模式:NAT、DR、IP Tunnelo
LVS架构中有一个核心角色叫做分发器(Load Balancer)，它用来分发用户的请求。

一个LVS集群往往包含以下角色:

DS: Director Server。指的是前端负载均衡器节点。

RS: Real Server。后端真实的工作服务器。

VIP:向外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标的IP地址。

DIP: Director Server lP，主要用于和内部主机通讯的IP地址。

RIP: Real ServerlP，后端服务器的IP地址。

CIP: Client lP，访问客户端的IP地址。

3. LVS NAT模式 - 改IP实现

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。

4. LVS IP Tunnel 模式 - 封装报文实现

这种模式需要有一个公共的IP配置在分发器和所有的RS上我们把它叫做VIP。
客户端请求的目标lP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。

5. LVS DR模式 - 改MAC地址实现

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。

6. LVS调度算法

针对不同的网络服务需求和服务器配置，IPVS调度器实现了如下八种负载调度算法:

轮叫(Round Robin)
加权轮叫(Weighted Round Robin)
最少链接（Least Connections)
加权最少链接(Weighted Least Connections)
基于局部性的最少链接(Locality-Based Least Connections)
带复制的基于局部性最少链接（(Locality-Based Least Connections with Replication)
目标地址散列(Destination Hashing)
源地址散列(Source Hashing)

7. LVS 集群搭建

环境准备：

虚拟机：Oracle VM VirtualBox 5.2.22
虚拟主机：（example）
- Host1-vbox: Ubuntu 18.04、192.168.3.101
- Host2-vobx: Ubuntu 18.04、192.168.3.102
- Host3-vbox: Ubuntu 18.04、192.168.3.103
- Host4-vbox: Ubuntu 18.04、192.168.3.104
系统服务：LVS，Keepalived
Web服务：Nginx
集群搭建：LVS DR模式

7.1 安装ipvs 和 keepalived

根据需要可能需要 sudo

yum -y install ipvsadm 
yum -y install keepalived

apt install ipvsadm 
apt install keepalived

7.2 查看本机内核是否支持ipvs

sudo lsmod | grep ip_vs

7.3 创建keepalived.conf

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

# Global Configuration
global_defs{
  lvs_id director1
}

vrrp_instance LVS {
  state MASTER
  interface eth0   #对应虚拟机的网卡，使用ifconfig查看
  virtual_router_id 100    #这个数值 master和slave必须统一
  priority 151     #这个数值决定哪台服务器是master 
  advert_int 1
  authentication {
        auth_type PASS 
        auth_pass 123456
  }
  virtual_ipaddress {
        192.168.3.110
  }
}

#Virtual Server Configuration - for www server
virtual_server 192.168.3.110 80 {
  delay_loop 6
  lb_algo rr  # 负载均衡逻辑策略 rr 表示轮叫（轮询）
  lb_kind DR  # 负载均衡模式DR

  # 同一个IP地址，同一个子集，在同一段时间返回的Real Server IP一样 
  # 0 表示每次返回都不相同，60表示一分钟
  # persistence_timeout 50
  protocol TCP # 协议TCP

  # Real Server 1  configuration
  real_server 192.168.146.139 80 {
    weight 1
    TCP_CHECK {
      connect_timeout 3
      nb_get_retry 3
      delay_before_retry 3
    }
  }
  # Real Server 2  configuration
  real_server 192.168.146.140 80 {
    weight 1
    TCP_CHECK {
      connect_timeout 3
      nb_get_retry 3
      delay_before_retry 3
    }
  }
}

host2 配置基本一致

# Global Configuration
global_defs{
  lvs_id director2
}

vrrp_instance LVS {
  state MASTER
  interface eth0   #对应虚拟机的网卡，使用ifconfig查看
  virtual_router_id 100    #这个数值 master和slave必须统一
  priority 150     #这个数值决定哪台服务器是master 
  advert_int 1
  authentication {
        auth_type PASS 
        auth_pass 123456
  }
  virtual_ipaddress {
        192.168.3.110
  }
}

#Virtual Server Configuration - for www server
virtual_server 192.168.3.110 80 {
  delay_loop 6
  lb_algo rr  # 负载均衡逻辑策略 rr 表示轮叫（轮询）
  lb_kind DR  # 负载均衡模式DR

  # 同一个IP地址，同一个子集，在同一段时间返回的Real Server IP一样 
  # 0 表示每次返回都不相同，60表示一分钟
  # persistence_timeout 50
  protocol TCP # 协议TCP

  # Real Server 1  configuration
  real_server 192.168.146.139 80 {
    weight 1
    TCP_CHECK {
      connect_timeout 3
      nb_get_retry 3
      delay_before_retry 3
    }
  }
  # Real Server 2  configuration
  real_server 192.168.146.140 80 {
    weight 1
    TCP_CHECK {
      connect_timeout 3
      nb_get_retry 3
      delay_before_retry 3
    }
  }
}

7.4 修改Nginx配置

host3

user www-data;
worker_processes auto;
pid /run/nginx.pid;
include /etc/nginx/modules-enabled/*.conf;

events {
  worker_connections 768;
  # multi_accept on;
}

http {
  server {  
    listen 80; # 监听80端口
    
    location / {
      default_type text/html;
      return 200 "Hello, Nginx! Server host3@192.168.3.103";
    }
  }
}

host4

user www-data;
worker_processes auto;
pid /run/nginx.pid;
include /etc/nginx/modules-enabled/*.conf;

events {
  worker_connections 768;
  # multi_accept on;
}

http {
  server {  
    listen 80; # 监听80端口
    
    location / {
      default_type text/html;
      return 200 "Hello, Nginx! Server host4@192.168.3.104";
    }
  }
}

可以使用curl -i 192.168.3.103/104 测试是否访问正常

7.5 创建lvrs文件 host3 和 host4 都需要

vim emacs /etc/init.d/lvsrs

# 如果要关闭则全部写 echo "0"
#!/bin/bash  
ifconfig lo:192.168.3.110 netmask 255.255.255.255 broadcast 192.168.3.110 up route add -host 192.168.3.110 dev lo:0
echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ conf/ lo/arp_ignore
echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/ lo/arp_announce
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ conf/all/arp_ignore
echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/ conf/all/arp_announce

exit 0

将以上文件设置成可执行的

sudo chmod +x  /etc/init.d/lvsrs

然后执脚本即可

sudo /etc/init.d/lvsrs

7.6 启动host1 和 host2 的keepalived即可

sudo service keepalived start

查看

sudo ipvsadm -ln

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2. LVS简介

3. LVS NAT模式 - 改IP实现

4. LVS IP Tunnel 模式 - 封装报文实现

5. LVS DR模式 - 改MAC地址实现

6. LVS调度算法

7. LVS 集群搭建

7.1 安装ipvs 和 keepalived

7.2 查看本机内核是否支持ipvs

7.3 创建keepalived.conf

7.4 修改Nginx配置

7.5 创建lvrs文件 host3 和 host4 都需要

7.6 启动host1 和 host2 的keepalived即可

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