lvs（Linux virual server）

发布于：2024-08-15 ⋅ 阅读:(130) ⋅ 点赞:(0)

一、lvs（Linux virtual server）运行原理

1.1lvs简介

LVS:Linux Virtual Server ，负载调度器，内核集成，章文嵩，阿里的四层 SLB(Server LoadBalance) 是基
于 LVS+keepalived 实现
LVS 官网 : http://www.linuxvirtualserver.org/
LVS 相关术语
VS: Virtual Server ，负责调度
RS:RealServer ，负责真正提供服务

1.2lvs集群的类型

lvs-nat ：
修改请求报文的目标 IP, 多目标 IP 的 DNAT
lvs-dr ： 操纵封装新的 MAC 地址
lvs-tun：  在原请求IP 报文之外新加一个 IP 首部
lvs-fullnat：修改请求报文的源和目标 IP

1.2.1nat模式

Ivs-nat:
  ·本质是多目标 IP 的 DNAT ，通过将请求报文中的目标地址和目标端口修改为某挑出的 RS 的 RIP 和
PORT 实现转发
  ·RIP 和 DIP 应在同一个 IP 网络，且应使用私网地址 ;RS 的网关要指向 DIP
  ·请求报文和响应报文都必须经由 Director 转发， Director 易于成为系统瓶颈
  ·支持端口映射，可修改请求报文的目标 PORT
  ·VS 必须是 Linux 系统， RS 可以是任意 OS 系统

1.客户端发送访问请求，请求数据包中含有请求来源（cip），访问目标地址（VIP）访问目标端口（9000port）
2.VS服务器接收到访问请求做DNAT把请求数据包中的目的地由VIP换成RS的RIP和相应端口
3.RS1相应请求，发送响应数据包，包中的相应保温为数据来源（RIP1）响应目标（CIP）相应端口 （9000port）
4.VS服务器接收到响应数据包，改变包中的数据来源（RIP1-->VIP）,响应目标端口（9000-->80）
5.VS服务器把修改过报文的响应数据包回传给客户端
6.lvs的NAT模式接收和返回客户端数据包时都要经过lvs的调度机，所以lvs的调度机容易阻塞
 客户请求到达vip后进入PREROUTING,在没有ipvs的时候因该进入本机INPUT,当IPVS存在后访问请求在通过PREROUTING后被ipvs结果并作nat转发

pvs 的作用点是在 PREROUTING 和 INPUT 链之间，所以如果在 prerouting 中设定规则会干扰 ipvs 的工作。所以在做lvs 时要把 iptables 的火墙策略全清理掉。

1.2.2DR模式

DR ： Direct Routing ，直接路由， LVS 默认模式 , 应用最广泛 , 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。
1. 客户端发送数据帧给 vs 调度主机帧中内容为客户端 IP+ 客户端的 MAC+VIP+VIP 的 MAC
2.VS 调度主机接收到数据帧后把帧中的 VIP 的 MAC 该为 RS1 的 MAC ，此时帧中的数据为客户端 IP+ 客户端
的 MAC+VIP+RS1 的 MAC
3.RS1 得到 2 中的数据包做出响应回传数据包，数据包中的内容为 VIP+RS1 的 MAC+ 客户端 IP+ 客户端 IP 的 MAC

1.2.3DR模式的特点

1.Director 和各 RS 都配置有 VIP
2. 确保前端路由器将目标 IP 为 VIP 的请求报文发往 Director
3. 在前端网关做静态绑定 VIP 和 Director 的 MAC 地址

二、lvs的调度算法

2.1lvs调度算法类型

ipvs scheduler ：根据其调度时是否考虑各 RS 当前的负载状态被分为两种：静态方法和动态方法
·静态方法：仅根据算法本身进行调度，不考虑 RS 的负载情况
·动态方法：主要根据每 RS 当前的负载状态及调度算法进行调度 Overhead=value 较小的 RS 将被调度

2.1.1lvs静态调度算法

1 、 RR ： roundrobin 轮询 RS 分别被调度，当 RS 配置有差别时不推荐
2 、 WRR ： Weighted RR ，加权轮询根据 RS 的配置进行加权调度，性能差的 RS 被调度的次数少
3 、 SH ： Source Hashing ，实现 session sticky ，源 IP 地址 hash ；将来自于同一个 IP 地址的请求始终发往 第一次挑中的RS ，从而实现会话绑定
4 、 DH ： Destination Hashing ；目标地址哈希，第一次轮询调度至 RS ，后续将发往同一个目标地址的请 求始终转发至第一次挑中的RS ，典型使用场景是正向代理缓存场景中的负载均衡，如：宽带运营商

2.1.2lvs动态调度算法

主要根据 RS 当前的负载状态及调度算法进行调度 Overhead=value 较小的 RS 会被调度
1 、 LC ： least connections （最少链接发）
   适用于长连接应用 Overhead （负载值） =activeconns （活动链接数） x 256+inactiveconns （非活 动链接数）
2 、 WLC ： Weighted LC （权重最少链接）
   默认调度方法 Overhead=(activeconns x 256+inactiveconns)/weight
3 、 SED ： Shortest Expection Delay,
   初始连接高权重优先 Overhead=(activeconns+1+inactiveconns) x 256/weight
   但是，当 node1 的权重为 1 ， node2 的权重为 10 ，经过运算前几次的调度都会被 node2 承接
4 、 NQ ： Never Queue ，第一轮均匀分配，后续 SED
5 、 LBLC ： Locality-Based LC ，动态的 DH 算法，使用场景：根据负载状态实现正向代理
6 、 LBLCR ： LBLC with Replication ，带复制功能的 LBLC ，解决 LBLC 负载不均衡问题，从负载重的复制 到负载轻的RS

三、环境配置（DR模式）

五台rhel9的克隆机

3.1

【lvs】两个网卡（NAT和仅主机模式）

vmset.sh eth0 172.25.254.100 lvs.lee.org

vmset.sh eth1 192.168.0.10 lvs.lee.org

lvs中要去打开内核路由功能，实现网络互联

vim /etc/sysysctl.conf中添加net.ipv4.ip_forward=1

确认打开

【webserver1】仅主机模式

vmset.sh eth0 192.168.0.10 webserver1.lee.org

下载并启动httpd

在/etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection 中查看是否一致并查看网关


【webserver2】仅主机模式

vmset.sh eth0 192.168.0.20 webserver2.lee.org

下载并启动httpd

在/etc/NetworkManager/system-connections/eth0.nmconnection 中查看是否一致并查看网关

测试：

3.2

【client】配置

vmset.sh  eth0 172.25.254.200 client.lee.org

【route】配置 双网卡（仅主机和NAT）

vmset.sh eth0 172.25.255.100 

vmset.sh eth1 192.168.0.100

【webserver1】

【webserver2】

【lvs】

删除ip

启动eth1

查看网关

测试：

四、防火墙标签解决轮询错误

4.1防火墙标记解决轮询调度问题

[root@lvs ~]# ipvsadm -A -f 6666 -s rr
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -f 6666 -r 192.168.0.101 -g
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -f 6666 -r 192.168.0.102 -g

测试：

[root@client ~]#  curl http://192.168.0.200;curl -k https://192.168.0.200
web1 - 192.168.0.10
web1 - 192.168.0.10

4.2lvs持久链接

在我们客户上网过程中有很多情况下需要和服务器进行交互，客户需要提交响应信息给服务器，如果单 纯的进行调度会导致客户填写的表单丢失，为了解决这个问题我们可以用sh 算法，但是 sh 算法比较简单 粗暴，可能会导致调度失衡

解决方法

[root@LVS ~]# iptables -t mangle -A  PREROUTING -d 192.168.0.200 -p tcp -m multiport --dports 80,443 -j MARK  --set-mark 66

测试：

 
[root@client ~]#  curl 192.168.0.200;curl -k https://192.168.0.200
web2 - 192.168.0.20
web1 - 192.168.0.10
[root@client ~]# curl -k https://192.168.0.200
web2 - 192.168.0.20
[root@client ~]# curl -k https://192.168.0.200
web1 - 192.168.0.10
[root@client ~]# curl -k https://192.168.0.200
web2 - 192.168.0.20
[root@client ~]# curl -k https://192.168.0.200
web1 - 192.168.0.10

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