day 64 负载均衡及LVS
18.6 负载均衡集群介绍
- 主流开源软件有:LVS、keepalived、haproxy、nginx等
- 其中LVS属于网络OSI 7层模型的第4层,nginx属于7层,haproxy既可以认为是4层,也可以当做7层使用
- keepalived的负载均衡功能其实就是lvs
- 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
- 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,能实现更多的个性化需求
1、LVS介绍
- 流行度不亚于apache的httpd,基于TCP/IP做的路由和转发,稳定性和效率很高
- LVS最新版本基于Linux内核2.6
- LVS有三种常见的模式:NAT、DR、IP Tunnel
- 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,还有诸多处理用户请求的服务器(Real Server,简称rs)
2、LVS之NAT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,把请求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,只需要分发器设置公网IP即可,rs均使用内网IP,所以比较节省公网IP资源
3、LVS之IP Tunnel模式
- 需要有一个公共的IP(公网IP)配置在分发器和所有rs上,称之为vip
- 客户端请求的目标IP为vip,分发器接收到请求数据包后,会对数据包进行加工,把目标IP改为rs的IP(根据算法,每次更改会不同,以到达不同的rs),这样数据包就到了对应的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。rs解完包后,会知晓来源IP,即客户端的IP,又其配置了一个公共的公网IP,因此可把返回的结果直接通过公网传输给客户端,而不再通过分发器来完成
4、LVS之DR模式
- 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,数据包会达到对应的rs
- 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。各个rs均配置了公共的公网IP,rs直接把结果通过公网传输给客户端,而不再通过分发器来完成
18.8 LVS调度算法
- 轮询 Round-Robin,rr --均衡地分配
- 加权轮询 Weight Round-Robin,wrr --有权重的分配,权重大的会多分配
- 最小连接 Least-Connection, lc --优先把请求分发到请求数比较少的服务器上
- 加权最小连接 Weight Least-Connection,wlc --请求数少的服务器之间,有权重的配置,权重大的多分配
- 基于局部性的最小连接 Locality-Based Least Connections,lblc
- 带复制的基于局部性最小连接 Locality-Based Least Connections with Replication ,lblcr
- 目标地址散列调度 Destination Hashing,dh
- 源地址散列调度 Source Hashing ,sh
1、三台机器配置
- 分发器,也叫调度器(简写为dir),内网:133.130,外网:142.147(vmware仅主机模式)
- rs1,内网:133.132,设置网关为133.130
- rs2,内网:133.133,设置网关为133.130
三台机器上均执行以下命令
- systemctl stop firewalld; systemc disable firewalld #关闭防火墙,且开机不启动
- systemctl enable iptables.services; systemctl start iptables.services; iptables -F; service iptables save #开启iptables服务,清空规则,后续调用新规则
- setenforce 0 #临时关闭SELinux,可更改配置文件/etc/selinux/config永久关闭
2、NAT模式搭建
- 在分发器dir上安装ipvsadm,实现LVS的重要工具
yum install -y ipvsdam
- 在分发器dir上编写脚本,vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh,内容如下
#! /bin/bash
# director 服务器上开启路由转发功能,使数据包能转发到后面的rs上去
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
# 关闭icmp的重定向
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects
# 注意区分网卡名字
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens33/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens37/send_redirects
# director 设置nat防火墙
iptables -t nat -F
iptables -t nat -X
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.133.0/24 -j MASQUERADE
# director设置ipvsadm,命令:ipvsadm -ln查看规则
IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'
$IPVSADM -C #清空规则
$IPVSADM -A -t 192.168.142.147:80 -s rr -p 3 #增加规则,SLC算法是rr,“-p”超时时间,单位是秒,针对对象是ip,同一个ip来源的请求,会在这个时间段内请求到同一个rs上
$IPVSADM -a -t 192.168.142.147:80 -r 192.168.133.132:80 -m -w 1 #“-r”选项指定rs的ip+端口。选项“-m”说明是NAT模式。选项“-w”设置权重
$IPVSADM -a -t 192.168.142.147:80 -r 192.168.133.133:80 -m -w 1
3、NAT模式测试
- 两台rs上都安装nginx,设置两台rs的主页,以示区分,也就是说直接用curl命令测试两台rs的ip时,得到不同的结果
- 浏览器里访问192.168.142.147,多访问几次看结果差异