负载均衡LVS（Linux Virtual Server）
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2022-08-10 13:18:50
负载均衡LVS（Linux Virtual Server） 目录 第1章 LVS负载均衡集群简介 1.1 为什么要学LVS 1.2 LVS网站资料： 1.3 LVS内核模块ip_vs介绍 从2.4.24以后IPVS已经成为Linux官方标准内核的一部分。 LVS无需安装 安装的是管理工具，第 ......
负载均衡LVS（Linux Virtual Server）
目录
负载均衡LVS（Linux Virtual Server）... 1 第1章 LVS负载均衡集群简介... 1 1.1 为什么要学LVS. 1 1.2 LVS网站资料：... 1 1.3 LVS内核模块ip_vs介绍... 1 第2章 LVS-DR直接路由模式... 2 2.1 DR直接路由模式说明... 2 2.1.1 DR-原理图片：... 2 2.1.2 DR-原理解释... 2 2.1.3 ARP原理... 3 2.2 ipvsadm-检查环境... 3 2.3 lb服务端-搭建lvs. 4 2.4 web服务器配置... 4 第3章 LVS-keepalived高可用lvs. 5 3.1 环境介绍... 5 3.2 部署lvs-keepalived. 6 3.2.1 lb负载均衡操作（Load Balance）... 6 3.2.2 web服务器操作... 9 3.2.3 检测高可用及负载... 9 第4章 LVS集群的工作模式总结... 10
第1章 LVS负载均衡集群简介
1.1 为什么要学LVS
LVS支持比nginx更大的并发量。 当并发超过了Nginx上限，就可以使用LVS了。日1000-2000W PV 或并发请求1万以下都可以考虑用Nginx。
1.2 LVS网站资料：
官网：http://www.linuxvirtualserver.org/index.html 中文资料 LVS项目介绍 http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs1.html LVS集群的体系结构 http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs2.html LVS集群中的IP负载均衡技术 http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs3.html LVS集群的负载调度 http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs4.html
1.3 LVS内核模块ip_vs介绍
从2.4.24以后IPVS已经成为Linux官方标准内核的一部分。
LVS无需安装 安装的是管理工具，第一种叫ipvsadm，第二种叫keepalive ipvsadm是通过命令行管理，而keepalive读取配置文件管理 后面我们会用Shell脚本实现keepalive的功能
安装ipvsadm管理工具（只在lb操作）
第2章 LVS-DR直接路由模式
2.1 DR直接路由模式说明
2.1.1 DR-原理图片：
2.1.2 DR-原理解释
原理：DR模式是通过改写请求报文的目标MAC地址，将请求发给真实服务器的，而真实服务器将响应后的处理结果直接返回给客户端用户。
注意：DR技术可极大地提高集群系统的伸缩性。但要求调度器LB与真实服务器RS都有一块物理网卡连在同一物理网段上，即必须在同一局域网环境。
2.1.3 ARP原理
实现局域网内数据传输依据：（1）主机ARP缓存 （2）交换机MAC地址表
ARP原理：根据IP地址获取物理地址MAC的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，（所有主机会提取发送者的ip 和mac存入自己的ARP缓存中）目标主机接收返回自己mac消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。 数据传输过程：（前提已有arp缓存）主机A通过查询ARP缓存，得到mac地址，数据包经过交换机检查mac地址表，到达指定主机B。
2.2 ipvsadm-检查环境
系统准备：一台负载均衡服务器lb03（10.0.0.15）
两台web服务器（10.0.0.17-18）
# 查看系统的LVS模块。
lsmod|grep ip_vs
# 默认没有加载模块，需要安装管理工具才会激活。
yum -y install ipvsadm
# 查看当前LVS状态，顺便激活LVS内核模块。
ipvsadm -ln
2.3 lb服务端-搭建lvs
（只在负载服务器-lb操作）
ip addr add 10.0.0.13/24 dev eth0 ipvsadm -C ipvsadm --set 30 5 60 ipvsadm -A -t 10.0.0.13:80 -s wrr -p 20 ipvsadm -a -t 10.0.0.13:80 -r 10.0.0.17:80 -g -w 1 ipvsadm -a -t 10.0.0.13:80 -r 10.0.0.18:80 -g -w 1 ipvsadm -ln
（命令解释）
#步骤1：在eth0网卡绑定VIP地址（ip） #步骤2：清除当前所有LVS规则（-C） #步骤3：设置tcp、tcpfin、udp链接超时时间（--set） #步骤4：添加虚拟服务（-A），-t指定虚拟服务的IP端口，-s 指定调度算法 调度算法见man ipvsadm， rr wrr 权重轮询 -p 指定超时时间 #步骤5：将虚拟服务关联到真实服务上（-a） -r指定真实服务的IP端口 -g LVS的模式 DR模式 -w 指定权重 #步骤6：查看配置结果（-ln）
2.4 web服务器配置
（在web03/web04同时操作下面步骤） #步骤1：在lo网卡绑定VIP地址（ip） ip addr add 10.0.0.13/32 dev lo #步骤2：修改内核参数抑制ARP响应 cat >>/etc/sysctl.conf<<EOF net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2 net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2 EOF sysctl -p
##解释说明
#随笔--更新全网arp缓存（向全网发送广播） arping -I eth0 -c 1 -U 10.0.0.13 #命令操作解释说明 1. RealServer为什么要在lo接口上配置VIP？ 答：既然要让RS能够处理目标地址为vip的IP包，首先必须要让RS能接收到这个包（基于二层的，ip不变）。在lo上配置vip能够完成接收包并将结果返回client。 #网卡解释 eth0，eth1，eth2……代表网卡一，网卡二，网卡三…… lo代表127.0.0.1，即localhost 2.在eth0网卡上配置VIP可以吗？ 答：不可以，将VIP设置在eth0网卡上,会影响RS的arp请求,造成整体LVS集群arp缓存表紊乱，以至于整个负载均衡集群都不能正常工作。 3.为什么要抑制ARP响应？ 访问网站时，直接访问web服务器，不经过负载均衡服务器。
第3章 LVS-keepalived高可用lvs
3.1 环境介绍
两台负载均衡服务器：lb03 lb04
两台web服务器：10.0.0.17 10.0.0.18
（负载均衡器） # 查看系统的LVS模块。 lsmod|grep ip_vs
# 默认没有加载模块，需要安装管理工具才会激活。 yum -y install ipvsadm
# 查看当前LVS状态，顺便激活LVS内核模块。 ipvsadm -ln
3.2 部署lvs-keepalived
3.2.1 lb负载均衡操作（Load Balance）
#步骤1：在lb03和lb04安装Keepalive
yum -y install keepalived
#只需要在keeplived的配置文件中设置lvs
#步骤2：配置Keepalive， lb03和lb04的配置文件分成三部分配置
1.global_defs 全局定义 2.vrrp 实例配置 VIP 3.virtual_server配置 lvs的配置
# lb03的配置文件
# vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
router_id LVS_01
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 51
priority 150
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
10.0.0.13/24
}
}
#lvs 的配置
virtual_server 10.0.0.13 80 { #虚 ip
delay_loop 6
lb_algo wrr
lb_kind DR
nat_mask 255.255.255.0
persistence_timeout 50
protocol TCP
real_server 10.0.0.17 80 { #真实web ip
weight 1
TCP_CHECK {
connect_timeout 8
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
real_server 10.0.0.18 80 { #真是web ip
weight 1
TCP_CHECK {
connect_timeout 8
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
}
lb04的配置文件
[root@lb04 keepalived]# cat /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
router_id LVS_02
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface eth0
virtual_router_id 51
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
10.0.0.13/24
}
}
virtual_server 10.0.0.13 80 {
delay_loop 6
lb_algo wrr
lb_kind DR
nat_mask 255.255.255.0
persistence_timeout 50
protocol TCP
real_server 10.0.0.17 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_timeout 8
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
real_server 10.0.0.18 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_timeout 8
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
}
3.2.2 web服务器操作
（在web03/web04同时操作下面步骤） 步骤1：在lo网卡绑定VIP地址（ip） 步骤2：修改内核参数抑制ARP响应 ip addr add 10.0.0.13/32 dev lo #临时生效 cat >>/etc/sysctl.conf<<EOF net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2 net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1 net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2 EOF sysctl -p
3.2.3 检测高可用及负载
ip addr show eth0 ipvsadm -ln
第4章 LVS集群的工作模式总结
DR（Direct Routing）直接路由模式 （常用）
NAT（Network Address Translation）
TUN（Tunneling）隧道模式
FULLNAT（Full Network Address Translation）