LVS实现负载均衡-白红宇

LVS实现负载均衡

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发布时间：2019-06-26

本文共 7172 字，大约阅读时间需要 23 分钟。

一、LVS的简介

LVS是一个开源的软件，由毕业于国防科技大学的章文嵩博士于1998年5月创立，可以实现LINUX平台下的简单负载均衡。LVS是Linux Virtual Server的缩写，意思是Linux虚拟服务器。

如图：

技术简介

LVS集群采用IP负载均衡技术和基于内容请求分发技术。调度器具有很好的吞吐率，将请求均衡地转移到不同的服务器上执行，且调度器自动屏蔽掉服务器的故障，从而将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器。整个服务器集群的结构对客户是透明的，而且无需修改客户端和服务器端的程序。为此，在设计时需要考虑系统的透明性、可伸缩性、高可用性和易管理性。一般来说，LVS集群采用三层结构，其主要组成部分为：

1) 负载调度器（load balancer），它是整个集群对外面的前端机，负责将客户的请求发送到一组服务器上执行，而客户认为服务是来自一个IP地址（我们可称之为虚拟IP地址）上的。

2) 服务器池（server pool），是一组真正执行客户请求的服务器，执行的服务有WEB、MAIL、FTP和DNS等。

3) 共享存储（shared storage），它为服务器池提供一个共享的存储区，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务。

LVS群集种类通常是通过LVS Director中继到集群节点的请求方法来形容的，目前有三种可用方法：

1) 网络地址转换（LVS-NAT）

Virtual Server via Network Address Translation（VS/NAT）

通过网络地址转换，调度器重写请求报文的目标地址，根据预设的调度算法，将请求分派给后端的真实服务器；真实服务器的响应报文通过调度器时，报文的源地址被重写，再返回给客户，完成整个负载调度过程。

如图：

2) 直接路由（LVS-DR）

Virtual Server via Direct Routing（VS/DR）

VS/DR通过改写请求报文的MAC地址，将请求发送到真实服务器，而真实服务器将响应直接返回给客户。同VS/TUN技术一样，VS/DR技术可极大地提高集群系统的伸缩性。这种方法没有IP隧道的开销，对集群中的真实服务器也没有必须支持IP隧道协议的要求，但是要求调度器与真实服务器都有一块网卡连在同一物理网段上。

如图：

3) IP隧道（LVS-TUN)

Virtual Server via IP Tunneling（VS/TUN）

采用NAT技术时，由于请求和响应报文都必须经过调度器地址重写，当客户请求越来越多时，调度器的处理能力将成为瓶颈。为了解决这个问题，调度器把请求报文通过IP隧道转发至真实服务器，而真实服务器将响应直接返回给客户，所以调度器只处理请求报文。由于一般网络服务应答比请求报文大许多，采用 VS/TUN技术后，集群系统的最大吞吐量可以提高10倍。

如图：

LVS调度方法

1) 固定（或非动态）调度方法

循环法（RR）

权重循环（WRR）

目标散列法

源散列法

2) 动态调度方法

最少连接（LC）

权重最少连接（WLC）

最短预期延迟（SED）

永不排队（NQ）

基于本地最少连接（LBLC）

基于本地最少连接重复调度（LBLCR）

案例实现lvs负载均衡

案例一：网络地址转换（LVS-NAT）

拓扑图：

二、实验步骤：

Load balancer配置

1、网络地址的配置

[root@localhost ~]# ifconfig

eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0C:29:5F:B3:A1

inet addr:192.168.10.10 Bcast:192.168.10.255 Mask:255.255.255.0

inet6 addr: fe80::20c:29ff:fe5f:b3a1/64 Scope:Link

UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1

RX packets:330 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

TX packets:343 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

collisions:0 txqueuelen:1000

RX bytes:30379 (29.6 KiB) TX bytes:50966 (49.7 KiB)

Interrupt:67 Base address:0x2000

eth1 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0C:29:5F:B3:AB

inet addr:192.168.1.1 Bcast:192.168.1.255 Mask:255.255.255.0

inet6 addr: fe80::20c:29ff:fe5f:b3ab/64 Scope:Link

UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1

RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

TX packets:57 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

collisions:0 txqueuelen:1000

RX bytes:0 (0.0 b) TX bytes:13417 (13.1 KiB)

Interrupt:67 Base address:0x2080

2、打开路由功能

[root@localhost ~]# vim /etc/sysctl.conf

7 net.ipv4.ip_forward = 1

使之生效

[root@localhost ~]# sysctl -p

3、安装LVS（linux virtual server）的管理工具

[root@localhost ~]# mkdir /mnt/cdrom

[root@localhost ~]# mount /dev/cdrom /mnt/cdrom/

[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm

4、定义虚拟服务，采用轮循调度方法

[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 192.168.10.10:80 -s rr

5、定义转发给分层服务器

[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.10.10:80 -r 192.168.1.100 –m

[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.10.10:80 -r 192.168.1.200 –m

[root@localhost ~]# service ipvsadm save

Saving IPVS table to /etc/sysconfig/ipvsadm: [确定]

[root@localhost ~]# service ipvsadm start

Clearing the current IPVS table: [确定]

Applying IPVS configuration: [确定]

[root@localhost ~]# ipvsadm -ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP 192.168.10.10:80 rr

-> 192.168.1.100:80 Masq 1 0 0

-> 192.168.1.200:80 Masq 1 0 0

#活动连接数目和非活动连接数目都是0，转发类型为Masq

[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/ipvsadm

-A -t 192.168.10.10:80 -s rr

-a -t 192.168.10.10:80 -r 192.168.1.200:80 -g -w 1

-a -t 192.168.10.10:80 -r 192.168.1.100:80 -g -w 1

Realserver1的配置

1、地址配置

2、挂载光盘

[root@localhost ~]# mkdir /mnt/cdrom

[root@localhost ~]# mount /dev/cdrom /mnt/cdrom/

3、安装httpd服务

cd /mnt/cdrom/Server

rpm -ivh httpd-2.2.3-31.el5.i386.rpm

4、创建web服务器的访问页面

Realserver2的配置

1、地址配置

2、创建web页面

三、测试

访问http：//192.168.10.10,看到如下页面

刷新一下页面，可以看到web1的页面，这种轮循的被访问方式成功实现

再刷新，游客看到web2的页面，达到负载均衡的目的

我们再来看下活动连接数目

[root@localhost ~]# ipvsadm -ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP 192.168.10.10:80 rr

-> 192.168.1.100:80 Masq 1 0 3

-> 192.168.1.200:80 Masq 1 0 2

修改TCP为加权轮循，修改权重的值改变服务器1和服务器2的访问次数

[root@localhost ~]# ipvsadm -E -t 192.168.10.10:80 -s wrr

[root@localhost ~]# ipvsadm -e -t 192.168.10.10:80 -r 192.168.1.200 -m -w 10

[root@localhost ~]# ipvsadm -e -t 192.168.10.10:80 -r 192.168.1.100 -m -w 5

我们发现服务器1被访问的次数是服务器2的两倍

[root@localhost ~]# ipvsadm -ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP 192.168.10.10:80 wrr

-> 192.168.1.100:80 Masq 5 0 3

-> 192.168.1.200:80 Masq 10 0 6

案例二直接路由（LVS-DR）

拓扑图：

一、实验步骤：

Server1的配置

1、配置内核参数

[root@localhost ~]# echo "net.ipv4.conf.eth0.arp_announce = 2" >>/etc/sysctl.conf

[root@localhost ~]# echo "net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2" >>/etc/sysctl.conf

[root@localhost ~]# echo "net.ipv4.conf.eth0.arp_ignore = 1" >>/etc/sysctl.conf

[root@localhost ~]# echo "net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1" >>/etc/sysctl.conf

使之生效

[root@localhost ~]# sysctl -p

2、添加路由，保证访问时候使用VIP返回

[root@localhost ~]# route add -host 192.168.1.101 dev lo:0

3、地址的配置

4、重启网络服务

[root@localhost ~]# service network restart

Server2的配置

1、配置内核参数

[root@localhost ~]# vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.eth0.arp_announce = 2

net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

net.ipv4.conf.eth0.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1

使上述内容生效

[root@localhost ~]# sysctl –p

2、地址配置

3、重启网络服务

[root@localhost ~]# service network restart

4、添加路由

[root@localhost ~]# route add -host 192.168.1.101 dev lo:0

[root@localhost ~]# route -n

Kernel IP routing table

Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface

192.168.1.101 0.0.0.0 255.255.255.255 UH 0 0 0 lo

192.168.1.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0

169.254.0.0 0.0.0.0 255.255.0.0 U 0 0 0 eth0

Director的配置

1、地址的配置

增加逻辑接口

2、挂在光盘

[root@localhost ~]# mkdir /mnt/cdrom

[root@localhost ~]# mount /dev/cdrom /mnt/cdrom/

3、安装LVS的管理工具ipvsadm

[root@localhost ~]# cd /mnt/cdrom/Cluster

[root@localhost Cluster]# rpm -ivh ipvsadm-1.24-10.i386.rpm

4、开启ipvsadm服务

[root@localhost Cluster]# service ipvsadm save

Saving IPVS table to /etc/sysconfig/ipvsadm: [确定]

[root@localhost Cluster]# service ipvsadm start

Clearing the current IPVS table: [确定]

Applying IPVS configuration: [确定]

[root@localhost Cluster]# chkconfig ipvsadm on

5、定义虚拟服务，采用轮循调度方法

[root@localhost Cluster]# ipvsadm -A -t 192.168.1.101:80 -s rr

6、并定义转发给分层服务器

[root@localhost Cluster]# ipvsadm -a -t 192.168.1.101:80 -r 192.168.1.100 -g

[root@localhost Cluster]# ipvsadm -a -t 192.168.1.101:80 -r 192.168.1.200 -g

[root@localhost Cluster]# ipvsadm -ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP 192.168.1.101:80 rr

-> 192.168.1.200:80 Route 1 0 0

-> 192.168.1.100:80 Route 1 0 0

二、测试

访问http：//192.168.1.101,看到如下页面

查看连接数目，达到负载均衡的目的

[root@localhost Cluster]# ipvsadm -ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP 192.168.1.101:80 rr

-> 192.168.1.200:80 Route 1 0 5

-> 192.168.1.100:80 Route 1 0 5

转载于:https://blog.51cto.com/myheart/1021452

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