lvs实现四层负载DR模式

1.什么是lvs

LVS是Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。本项目在1998年5月由章文嵩博士成立，是中国国内最早出现的*软件项目之一

2.lvs实现负载的三种方式

运行 IPVS软件的服务器，在整个负载均衡集群中承担一调度角色 软件的服务器，（即 向真实服务器分配从客户端过来的请求。LVS中的调度方法有三种 ：NAT（Network Address Translation网络地址转换）、TUN（tunnel 隧道）、DR（direct route 直接路由）

3.lvs-DR环境

vip：192.168.31.100
lvs-director：192.168.31.165

nginx1：192.168.31.122
nginx2：192.168.31.41

tomcat01：192.168.31.221
tomcat02：192.168.31.48

4.lvs调度服务器Director安装

在192.168.31.165上安装lvs
centos6.5自带lvs，检查linux内核是否集成lvs模块：

[root@MiWiFi-R3-srv ~]# modprobe -l | grep ipvs

5.安装lvs的管理工具ipvsadm

5.1 安装依赖

[root@MiWiFi-R3-srv ~]# yum install -y gcc gcc-c++ makepcre pcre-devel kernel-devel openssl-devel libnl-devel popt*

5.2 安装ipvsadm

链接: https://pan.baidu.com/s/1hsqzRZe 密码: 7gaj

[root@MiWiFi-R3-srv ~]# tar -zxvf ipvsadm-1.26.tar.gz -C /usr/local/
[root@MiWiFi-R3-srv ~]# cd /usr/local/ipvsadm-1.26/
[root@MiWiFi-R3-srv ipvsadm-1.26]# make && make install

校验是否安装成功：

[root@MiWiFi-R3-srv ipvsadm-1.26]# ipvsadm -h

5.3 nginx的安装

在192.168.31.122和192.168.31.41上安装nginx。

nginx的相关安装启动请参考我的另一篇博客:
http://blog.csdn.net/yougoule/article/details/78477386

5.4 配置nginx

创建nginx-lvs.conf，http内容如下：

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location / {
            root   html;
            index  index.html index.htm;
        }
    }

5.5 Director Server配置

5.5.1 在eth0上绑定虚拟ip

[root@MiWiFi-R3-srv ~]# ifconfig ens33:0 192.168.31.100 broadcast 192.168.31.100 netmask 255.255.255.255 up
[root@MiWiFi-R3-srv ~]# ifconfig

此处在ens33设备上绑定了一个虚拟设备ens33:0，同时设置了一个虚拟IP是192.168.31.100，然后指定广播地址也为192.168.31.100，需要特别注意的是，虚拟ip地址的广播地址是它本身，子网掩码是255.255.255.255。

5.5.2 添加路由规则

[root@MiWiFi-R3-srv ~]# route add -host 192.168.31.100 dev ens33:0

5.5.3 启用系统的包转发功能

[root@MiWiFi-R3-srv ~]# echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/ip_forward

参数值为1时启用ip转发，为0时禁止ip转发。

5.5.4 清除原有转发规则

[root@MiWiFi-R3-srv ~]# ipvsadm --clear

5.5.5 添加虚拟IP规则

[root@MiWiFi-R3-srv ~]# ipvsadm -A -t 192.168.31.100:80 -s rr

-s rr表示采用轮询策略。
:80表示负载转发的端口是80

5.5.6 在虚拟IP中添加服务规则

ipvsadm -a -t 192.168.31.100:80 -r 192.168.31.122:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.31.100:80 -r 192.168.31.41:80 -g

在新加虚拟IP记录中添加两条新的Real Server记录，-g表示指定LVS 的工作模式为直接路由模式。

lvs进行负载转发需要保证lvs负载的端口要和nginx服务的端口的一致，这里都为80。

5.5.7 重启lvs

[root@MiWiFi-R3-srv ~]# ipvsadm

5.6 Real Server配置

在lvs的DR和TUn模式下，用户的访问请求到达真实服务器后，是直接返回给用户的，而不再经过前端的Director Server，因此，就需要在每个Real server节点上增加虚拟的VIP地址，这样数据才能直接返回给用户。

5.6.1 在回环设备上绑定了一个虚拟IP地址

[root@MiWiFi-R3-srv ~]# ifconfig lo:0 192.168.31.100 broadcast 192.168.31.100 netmask 255.255.255.255 up
[root@MiWiFi-R3-srv ~]# /sbin/route add -host 192.168.31.100 dev lo:0

5.6.2 关闭arp解析

arp_announce ：定义不同级别：当ARP请求通过某个端口进来是否利用这个接口来回应。
0 -利用本地的任何地址，不管配置在哪个接口上去响应ARP请求；
1 - 避免使用另外一个接口上的mac地址去响应ARP请求；
2 - 尽可能使用能够匹配到ARP请求的最佳地址。

arp_ignore：当ARP请求发过来后发现自己正是请求的地址是否响应；
0 - 利用本地的任何地址，不管配置在哪个接口上去响应ARP请求；
1 - 哪个接口上接受ARP请求，就从哪个端口上回应。

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  
sysctl -p #使用修改生效

5.7 测试

5.7.1 预期目标

由于lvs设置为rr轮询策略，当访问虚IP http://192.168.31.100，每次刷新请求通过lvs负载到不同的服务器。

5.7.2 注意事项

1、测试时需要在nginx的http中设置keepalive_timeout 0; 取消使用http持久连接模式，保证每次客户端发起请求都需要向服务端建立连接，这样做是为了每次刷新页面都要经过lvs负载转发。

2、lvs进行负载转发需要保证lvs负载的端口要和nginx服务的端口的一致，这里都为80。

keepalive_timeout说明：
在nginx中keepalive_timeout的默认值是75秒，默认使用http持久连接模式，可使客户端到服务器端的连接持续有效，当出现对服务器的后继请求时，可避免建立或重新建立连接。生产环境建议keepalive_timeout不要设置为0。

5.7.3 测试过程

修改192.168.31.122和192.168.31.41下nginx目录下的html目录中index.html的内容使之个性化。
第一次请求：http://192.168.31.100
刷新，相当于第二次请求：
依次交替测试，发现每次请求被负载到不同的nginx上。
任意停止掉一个nginx，请求http://192.168.31.100继续可以浏览，同于lvs采用轮询策略如果其中一个nginx请求不可到达则去请求另外的nginx。

5.8 脚本封装

为了方便配置启动lvs将上边Director Server和Real Server的配置过程封装在shell脚本中。

5.8.1 Director Server配置

在/etc/init.d下创建lvsdr，内容如下：

#!/bin/sh
# 定义虚拟ip
VIP=192.168.31.100 #虚拟 ip根据需求修改
# 定义realserver,并已空格分开，根据需求修改
RIPS="192.168.31.122 192.168.31.41"

# 定义提供服务的端口
SERVICE=80

# 调用init.d脚本的标准库
. /etc/rc.d/init.d/functions
case $1 in
        start)
        echo "Start LVS of DR Mode"
        # 开启ip转发
        echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
        # 绑定虚拟ip
        ifconfig eth0:0 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 up
        route add -host $VIP dev eth0:0
        # 清除lvs规则
        ipvsadm -C
        # 添加一条虚拟服务器记录
    # -p指定一定的时间内将相同的客户端分配到同一台后端服务器
    # 用于解决session的问题,测试时或有别的解决方案时建议去掉
        ipvsadm -A -t $VIP:$SERVICE -s rr

        # 添加真实服务器记录
        for RIP in $RIPS
    do
        echo $RIP:$SERVICE;
                ipvsadm -a -t $VIP:$SERVICE -r $RIP:$SERVICE -g
        done
        # 设置tcp tcpfin  udp的超时连接值
        ipvsadm --set 30 120 300
        ipvsadm
        ;;

        stop)
        echo "Stop LVS DR"
        ifconfig eth0:0 down
        ipvsadm -C
        ;;
        *)
        echo "Usage:$0 {start ¦ stop}"
        exit 1
esac

修改脚本权限：chmod +x /etc/init.d/lvsdr

启动Director server：service lvsdr start
停止Director server：service lvsdr stop

5.8.2 Real Server配置

在/etc/init.d下创建lvsdr，内容如下：

#!/bin/sh
VIP=192.168.31.100 #虚拟ip，根据需求修改
. /etc/rc.d/init.d/functions
case $1 in
        start)
        echo "lo:0 port starting"
        # 为了相应lvs调度器转发过来的包,需在本地lo接口上绑定vip
        ifconfig lo:0 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 up
        # 限制arp请求
        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
        ;;
        stop)
        echo "lo:0 port closing"
        ifconfig lo:0 down
        echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
    echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
    echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
    echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
        ;;
        *)
        echo "Usage: $0 {start ¦ stop}"
        exit 1
esac

修改脚本权限：chmod +x /etc/init.d/lvsdr

启动real server：service lvsdr start
停止real server：service lvsdr stop

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至此! lvs实现四层负载DR模式已完成啦！

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