目录
- [LVS(Linux Virtual Server)](#LVS(Linux Virtual Server))
- [1. 概述](#1. 概述)
- [1.1 LVS简介](#1.1 LVS简介)
- [1.2 LVS架构](#1.2 LVS架构)
- [2. LVS工作模式](#2. LVS工作模式)
- [2.1 NAT模式(Network Address Translation)](#2.1 NAT模式(Network Address Translation))
- [2.2 DR模式(Direct Routing)](#2.2 DR模式(Direct Routing))
- [2.3 TUN模式(IP Tunneling)](#2.3 TUN模式(IP Tunneling))
- [3. LVS调度算法](#3. LVS调度算法)
- [3.1 轮询(Round Robin)](#3.1 轮询(Round Robin))
- [3.2 最小连接数(Least Connections)](#3.2 最小连接数(Least Connections))
- [3.3 加权轮询(Weighted Round Robin)](#3.3 加权轮询(Weighted Round Robin))
- [3.4 加权最小连接数(Weighted Least Connections)](#3.4 加权最小连接数(Weighted Least Connections))
- [3.5 基于局部性的最少连接数(Locality-Based Least Connections)](#3.5 基于局部性的最少连接数(Locality-Based Least Connections))
- [3.6 基于局部性的最少连接数(带复制)(Locality-Based Least Connections with Replication)](#3.6 基于局部性的最少连接数(带复制)(Locality-Based Least Connections with Replication))
- [3.7 目标地址散列(Destination Hashing)](#3.7 目标地址散列(Destination Hashing))
- [3.8 源地址散列(Source Hashing)](#3.8 源地址散列(Source Hashing))
- [4. LVS配置示例](#4. LVS配置示例)
- [4.1 NAT模式配置示例](#4.1 NAT模式配置示例)
- [4.1.1 安装LVS工具,开启内核转发模块](#4.1.1 安装LVS工具,开启内核转发模块)
- [4.1.2 关闭所有节点的防火墙,selinux](#4.1.2 关闭所有节点的防火墙,selinux)
- [4.1.3 配置LVS](#4.1.3 配置LVS)
- [4.1.4 配置nginx](#4.1.4 配置nginx)
- [4.1.5 配置网关](#4.1.5 配置网关)
- [4.1.6 访问集群](#4.1.6 访问集群)
- [4.1 NAT模式配置示例](#4.1 NAT模式配置示例)
- [1. 概述](#1. 概述)
LVS(Linux Virtual Server)
我会先写工作原理然后再写配置步骤,配置步骤不懂的可以再返回来看一下工作原理
1. 概述
1.1 LVS简介
LVS(Linux Virtual Server)是一种基于Linux操作系统的负载均衡解决方案。它通过将请求分发到多个后端服务器上,实现高可用性和可扩展性。LVS常用于网站、数据库等需要高并发访问的场景。
1.2 LVS架构
-
IPVS(IP Virtual Server): LVS的核心组件,负责实现负载均衡功能。
-
调度器(Director): LVS中的负载均衡器,接收来自客户端的请求,并根据调度算法将请求转发到真实服务器。
-
真实服务器(Real Server): 实际处理客户端请求的服务器。
-
虚拟IP(VIP): 提供给客户端访问的IP地址,实际由调度器管理。
2. LVS工作模式
2.1 NAT模式(Network Address Translation)
- 工作原理
- 在NAT模式下,负载均衡器(调度器)接收客户端的请求,然后将请求转发给真实服务器,真实服务器处理请求后,将响应数据发送回负载均衡器,再由负载均衡器返回给客户端。负载均衡器充当了中间人的角色,类似于邮递员收集信件并分发给不同的地址,再将回复的信件送回给发件人。
- 优缺点:
- 优点: 适用于私有网络,配置简单。可以隐藏真实服务器的IP,增加安全性。
- 缺点: 由于所有流量都经过负载均衡器,负载均衡器的性能和带宽成为瓶颈。
- 配置步骤
- 添加虚拟服务
- 添加真实服务器
- 设置真实服务器的网关
2.2 DR模式(Direct Routing)
- 工作原理
- 在DR模式下,客户端请求通过负载均衡器发送到真实服务器,但真实服务器的响应直接返回给客户端,而不经过负载均衡器。可以将其类比为一个快递公司的调度中心(负载均衡器),负责将快递单(请求)分配给不同的快递员(真实服务器),但快递员直接将快递(响应)送到客户手中。
- 优缺点:
- 优点: 高性能,因为响应数据不经过负载均衡器,减少了负载均衡器的负担,适合大流量场景。
- 缺点: 网络配置复杂,要求负载均衡器和真实服务器在同一物理网络中。
- 配置步骤
- 添加虚拟服务
- 添加真实服务器
- 配置真实服务器的回环接口(lo)
2.3 TUN模式(IP Tunneling)
- 工作原理: 在TUN模式下,客户端请求通过IP隧道(如GRE隧道)从负载均衡器发送到真实服务器,真实服务器处理请求后,直接将响应数据返回给客户端。这类似于通过地下通道(隧道)将信件送到目标地点,目标地点直接回复信件。
- 优缺点:
- 优点: 适用于跨网络负载均衡,负载均衡器和真实服务器可以在不同的物理网络中。
- 缺点: 网络配置复杂,需要隧道支持,增加了网络管理的复杂性。
- 配置步骤
- 添加虚拟服务
- 添加真实服务器
- 配置真实服务器的隧道接口(tunl0)
3. LVS调度算法
3.1 轮询(Round Robin)
- 简介: 将请求依次分发给每个真实服务器,循环进行。
- 工作原理: 类似于轮流发牌,每个服务器依次收到一个请求。
- 适用场景: 适用于负载较为均衡的场景。
3.2 最小连接数(Least Connections)
- 简介: 将请求分发给当前连接数最少的服务器。
- 工作原理: 类似于选择最空闲的售货员来处理顾客。
- 适用场景: 适用于服务器处理时间差异较大的场景。
3.3 加权轮询(Weighted Round Robin)
- **简介:**根据服务器权重进行轮询,权重高的服务器分配更多的请求。
- 工作原理: 类似于根据员工的工作能力分配任务,能力强的分配更多任务。
- 适用场景: 适用于服务器性能差异较大的场景
3.4 加权最小连接数(Weighted Least Connections)
- 简介: 将请求分发给当前连接数最少且权重最高的服务器。
- 工作原理: 类似于在最空闲的售货员中选择最有经验的来处理顾客。
- 适用场景: 适用于服务器性能和处理时间差异都较大的场景。
3.5 基于局部性的最少连接数(Locality-Based Least Connections)
- 简介: 优先将请求分配给之前处理过相同客户端请求的服务器。
- 工作原理: 类似于优先选择熟悉客户需求的售货员。
- 适用场景: 适用于需要会话保持的场景,如购物车、在线交易等。
3.6 基于局部性的最少连接数(带复制)(Locality-Based Least Connections with Replication)
- 简介: 在基于局部性的最少连接数基础上,考虑了服务器复制问题,防止某一服务器过载。
- 工作原理: 类似于多个售货员同时处理同一客户的需求,但优先选择最空闲的。
- 适用场景: 适用于大规模分布式系统。
3.7 目标地址散列(Destination Hashing)
- 简介: 根据请求的目标地址计算哈希值,并将其分配到对应的服务器。
- 工作原理: 类似于将邮件按邮政编码分发到不同的邮局。
- 适用场景: 适用于固定的目标地址请求分配。
3.8 源地址散列(Source Hashing)
-
简介: 根据请求的源地址计算哈希值,并将其分配到对应的服务器。
-
工作原理: 类似于将邮件按发件人地址分发到不同的邮局。
-
适用场景: 适用于固定的源地址请求分配。
4. LVS配置示例
4.1 NAT模式配置示例
节点 | IP |
---|---|
LVS | 192.168.200.170(public) 192.168.100.164(internal) |
Nginx01 | 192.168.100.163 |
Nginx02 | 192.168.100.162 |
通过这个规划表大家就可以看出来,提供服务的Nginx是在一个内网里面,客户端不可能访问到的,接下来看需求
- 需求 :LVS有2个网卡,一个为对外提供服务的网卡,网段为
192.168.200.0/24
,另一个是连接内部真实服务器的IP段192.168.100.0/24
,现在要求配置LVS,使得客户端访问192.168.200.170:80,然后LVS会根据轮询策略来将请求转发到对应的Nginx服务器上
4.1.1 安装LVS工具,开启内核转发模块
bash
[root@oe01 ~]# yum install ipvsadm -y
[root@oe01 ~]# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1
安装就只需要安装这个包就可以了,不需要启动任何服务
4.1.2 关闭所有节点的防火墙,selinux
bash
# 所有节点执行这些命令
[root@oe01 ~]# systemctl disable --now firewalld
[root@oe01 ~]# setenforce 0
4.1.3 配置LVS
bash
# 1. 添加虚拟服务
[root@oe01 ~]# ipvsadm -A -t 192.168.200.170:80 -s rr
# 2. 添加真实服务器
[root@oe01 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.200.170:80 -r 192.168.100.163:80 -m
[root@oe01 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.200.170:80 -r 192.168.100.162:80 -m
# 查看
[root@oe01 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.200.170:80 rr
-> 192.168.100.162:80 Masq 1 0 0
-> 192.168.100.163:80 Masq 1 0 0
这样LVS就配置好了,我们来解释一下参数
- 第一步添加服务里面的参数解释
- -A : 创建一个虚拟服务(service)
- -t :指定协议为tcp 地址为192.168.200.170:80,这个就是对外提供服务的地址+端口,如果是UDP的话就是 -u
- -s :指定工作模式为轮询,rr就是轮询
- 第二步的参数:
- -a:这是是小写a,指定的是添加一个服务器(server)
- -t:这个还是与之前的一样,可以换一个理解方式,把他理解成服务名,因为在LVS里面这个就可以代表服务名
- -r:real-server真实服务器的地址+端口
- -m:指定NAT模式
到这里,我们LVS上的操作就做完了,然后我们需要到Nginx上配置
4.1.4 配置nginx
我们将2个nginx的index.html文件改为hello,nginx01
和hello nginx02
bash
# 第一台nginx
[root@oe02 ~]# echo "hello nginx01" > /usr/share/nginx/html/index.html
# 第二台nginx
[root@oe03 ~]# echo "hello nginx02" > /usr/share/nginx/html/index.html
这样我们的Nginx就配置好了,但是你现在使用客户端去访问192.168.200.170
这个地址的话是出不来的,我们还需要给nginx配置网关,网关指向LVS的192.168.100.164
这个地址
4.1.5 配置网关
bash
[root@oe02 ~]# ip route add default via 192.168.100.100 dev ens33
[root@oe03 ~]# ip route add default via 192.168.100.100 dev ens33
这样我们的配置也完成了,我们来使用客户端访问一下
4.1.6 访问集群
bash
C:\Users\86156>curl 192.168.200.170
hello nginx01
C:\Users\86156>curl 192.168.200.170
hello nginx02
C:\Users\86156>curl 192.168.200.170
hello nginx01
C:\Users\86156>curl 192.168.200.170
hello nginx02
看这个命令提示符就可以看出来,我们访问已经被轮询到不同的节点上了,我们可以在LVS节点上看见连接
bash
[root@oe01 ~]# ipvsadm -lnc
IPVS connection entries
pro expire state source virtual destination
TCP 01:04 TIME_WAIT 192.168.200.1:56457 192.168.200.170:80 192.168.100.162:80
TCP 01:04 TIME_WAIT 192.168.200.1:56455 192.168.200.170:80 192.168.100.163:80
TCP 01:02 TIME_WAIT 192.168.200.1:56453 192.168.200.170:80 192.168.100.162:80
TCP 01:05 TIME_WAIT 192.168.200.1:56458 192.168.200.170:80 192.168.100.163:80
到这里NAT模式就配置结束了