LVS 负载均衡

earnest！2024-08-09 8:52

目录

[LVS 体系结构](#LVS 体系结构)

[LVS 相关概念术语](#LVS 相关概念术语)

[lvs 集群常见类型](#lvs 集群常见类型)

实验一：

[LVS NAT模式](#LVS NAT模式)

[LVS NAT特性](#LVS NAT特性)

实验二：

[LVS DR模式](#LVS DR模式)

[LVS DR特性](#LVS DR特性)

LVS是Linux virtual server的缩写，是一个高性能的、开源的负载均衡器，它运行于Linux操作系统之上，用于将网络请求分发给后端服务器集群中的服务器。

LVS简单工作原理为用户请求LVS VIP，LVS根据转发方式和算法，将请求转发给后端服务器，后端服务器接收到请求，返回给用户。

LVS 体系结构

LVS架构主要由三个部分组成：

1）负载均衡层：位于整个集群系统的最前端，由一台或多台负载调度器（Director Server）组成，LVS模块就安装在调度器上。

2）服务器群组层：由一组实际运行的应用服务器（Real Server）组成，可以是web服务器、mail服务器、DNS服务器、FTP服务器等。

3）数据共享存储层：为所有Real Server提供共享存储空间和内容一致性的存储区域，一般通过NFS网络文件系统或集群文件系统实现。

LVS 相关概念术语

  1. VS: Virtual Server。负责调度。
  2. RS：Real Server。后端真实的工作服务器，负责真正提供服务。
  3. DS（Director Server）：指的是前端负载均衡器节点，调度服务器，将负载分发到Real Server的服务器上。
  4. VIP：Virtual IP。虚拟 IP，向外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标的IP地址。[ VS外网的IP ]
  5. DIP：Director IP Address。Director连接到Real Server的IP地址。主要用于和内部主机通讯。[ VS内网的IP ]
  6. RIP：Real IP Address。真实IP地址，(后端服务器)集群节点上使用的IP地址。
  7. CIP：Client IP。客户端的IP地址。

访问流程：CIP VIP == DIP RIP

lvs 集群常见类型

按转发方式划分：

LVS-NAT（网络地址转换）：LVS将请求报文中的目标地址和目标端口修改为选定到的真实服务器的IP和端口，从而实现报文的转发。

LVS-DR（直接路由）：也称为Direct Routing，通过为请求报文重新封装一个MAC首部进行转发，源MAC是DIP所在的接口的MAC，目标MAC是某挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址；源IP/PORT，以及目标IP/PORT均保持不变。

LVS-TUN（隧道）：不修改请求报文的IP首部，而在源IP报文之外再封装一个IP首部（源IP是DIP，目标IP是RIP），将报文发往挑选出的目标Real Server，Real Server直接响应给客户端（源IP是VIP，目标IP是CIP）。

LVS-FULLNAT：通过同时修改请求报文的源IP地址和目标IP地址进行转发。

实验一：

LVS NAT模式

NAT 模式双向流量都经过 LVS。

LVS NAT特性
  • VIP和RIP不需要在同一个网段内；
  • NAT的包的进出都需要经过LVS，所以LVS可能会成为一个系统的瓶颈问题。

lvs：设置两个网卡：eth0 172.25.254.100/24 NAT eth1 192.168.0.100/24 仅主机

webserver1： eth0 192.168.0.10/24 仅主机模式

webserver2 ：eth0 192.168.0.20/24 仅主机模式

lvs：调度器

systemctl disable --now firewalld.service
vim /etc/sysctl.conf ##配置内核参数：net.ipv4.ip_forward = 1 启用IP转发

sysctl -p ##应用更改
yum install httpd -y

yum install ipvsadm -y ##安装工具包

：ipvsadm 是一个用于管理 Linux 虚拟服务器（IPVS）的工具，它允许系统管理员设置和管理负载均衡器。

ipvsadm -A -t 172.25.254.100:80 -s rr ##添加虚拟服务

ipvsadm -a -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.10:80 -m ##添加后端服务器

ipvsadm -a -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.20:80 -m

ipvsadm -Ln ##列出 Linux 虚拟服务器（IPVS）表中当前配置

systemctl restart httpd

webserver1： #webserver2类似

systemctl disable --now firewalld
yum install httpd -y

echo webserver1-192.168.0.10 >/var/www/html/index.html

systemctl restart httpd

在lvs上测试：

curl 192.168.0.10

curl 192.168.0.20

实验二：

LVS DR模式

DR 模式 LVS 逻辑比较简单，数据包通过直接路由方式转发给后端服务器，而且响应数据包是由 RS 服务器直接发送给客户端，不经过 LVS。

LVS DR特性
  • 前端路由将目标地址为VIP报文统统发给Director Server；
  • RS跟Director Server必须有一个网卡在同一个物理网络中；
  • 所有的请求报文经由Director Server，但响应报文必须不能进过Director Server；
  • 所有的real server机器上都有VIP地址。

router：路由器

NAT模式：172.25.254.100/24 仅主机模式：192.168.0100/24

systemctl disable --now firewalld.service

vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.connection

vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth1.connection

nmcli connection reload

nmcli connection up eth0

nmcli connection up eth1

vim /etc/sysctl.conf

sysctl -p

webserver1：web服务器1

仅主机：ip：192.168.0.10；gateway：192.168.0.100

systemctl disable --now firewalld.service

vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.connection

nmcli connection reload

nmcli connection up eth0

route -n

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

【arp_ignore 和 arp_announce 是与ARP（地址解析协议）相关的内核参数】

ip addr a 192.168.0.200/32 dev lo

nmcli connection reload

webserver1 和 webserver2 解决响应问题：

webserver2：web服务器2

仅主机：ip：192.168.0.20；gateway：192.168.0.100

systemctl disable --now firewalld.service

vim /etc/NetworkManager/system-connections/eth0.connection

nmcli connection reload

nmcli connection up eth0

route -n

##解决响应问题

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

ip addr a 192.168.0.200/32 dev lo ##将IP地址添加到回环接口

nmcli connection reload

lvs：调度器

仅主机：ip：192.168.0.50/24；lo：192.168.0.200/32

systemctl disable --now firewalld.service

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1 #lvs环境我用的RedHat7版本

nmcli connection reload

nmcli connection up eth1

ip addr a 192.168.0.200/32 dev lo

nmcli connection reload

ipvsadm -A -t 192.168.0.200:80 -s wrr

ipvsadm -a -t 192.168.0.200:80 -r 192.168.0.20:80 -g -w 2

ipvsadm -a -t 192.168.0.200:80 -r 192.168.0.10:80 -g -w 1

systemctl restart httpd

client：测试主机

NAT：ip：172.25.254.200/24；gateway：172.25.254.100

systemctl disable --now firewalld.service

测试效果如下：

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