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LVS(Linux Virtual Server)Linux 虛擬服務(wù)器介紹及配置(負(fù)載均衡系統(tǒng))

 更新時(shí)間：2012年05月31日 23:32:57   作者：  
LVS(Linux Virtual Server) 是Unix-like系統(tǒng)中的一個(gè)虛擬服務(wù)器，是國(guó)內(nèi)貢獻(xiàn)給開源組織的一個(gè)最優(yōu)秀的項(xiàng)目之一
一，簡(jiǎn)介
LVS(Linux Virtual Server) 是Unix-like系統(tǒng)中的一個(gè)虛擬服務(wù)器，是國(guó)內(nèi)貢獻(xiàn)給開源組織的一個(gè)最優(yōu)秀的項(xiàng)目之一。LVS在Unix-like系統(tǒng)中
是作為一個(gè)前端(Director)存在的,又稱為調(diào)度器，它本身不提供任何的服務(wù)，只是將通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)來(lái)的請(qǐng)求接受后再轉(zhuǎn)發(fā)給后臺(tái)運(yùn)行的真正的
服務(wù)器(RealServer)進(jìn)行處理，然后響應(yīng)給客戶端。
LVS有兩個(gè)重要的組件：一個(gè)是IPVS，一個(gè)是IPVSADM。ipvs是LVS的核心組件，它本身只是一個(gè)框架，類似于iptables，工作于內(nèi)核空間中。
ipvsadm 是用來(lái)定義LVS的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則的，工作于用戶空間中。
LVS有三種轉(zhuǎn)發(fā)類型：
1.LVS-NAT模型，稱為網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單。
2.LVS-DR模型，稱為直接路由模型，應(yīng)用比較廣泛。
3.LVS-TUN模型，稱為隧道模型。
二、LVS的三種模型的工作屬性：
1.LVS-NAT模型的工作屬性或特：
(1).所有的RealServer集群節(jié)點(diǎn)和前端調(diào)度器Director都要在同一個(gè)子網(wǎng)中
(2).通常情況下RealServer的IP地址(以下簡(jiǎn)成RIP)為私有地址，便于RealServer集群節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信
(3).通常情況下前端的Director有兩個(gè)IP地址，一個(gè)為VIP，是虛擬的IP地址，客戶端向此IP地址發(fā)起請(qǐng)求。
一個(gè)是DIP，是真正的Director的IP地址，RIP的網(wǎng)關(guān)要指向Director的DIP。
(4).這種模型可以實(shí)現(xiàn)端口映射
(5).RealServer的操作系統(tǒng)可以是任意操作系統(tǒng)
(6).前端的Director既要處理客戶端發(fā)起的請(qǐng)求，又要處理后臺(tái)RealServer的響應(yīng)信息，將RealServer響應(yīng)的信息再轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端
(7).前端Director很容易成為整個(gè)集群系統(tǒng)性能的瓶頸。
2.LVS-DR模型的工作屬性或特征：此種模型通過MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)工作，如何轉(zhuǎn)發(fā)后面將會(huì)介紹。
(1).所有的RealServer集群節(jié)點(diǎn)和前端調(diào)度器Director都要在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中
(2).RIP可以使用公網(wǎng)的IP
(3).RIP的網(wǎng)關(guān)不能指向DIP
(4).前端的Director只處理客戶端的請(qǐng)求，然后將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給RealServer，由后臺(tái)的RealServer直接響應(yīng)客戶端，不再經(jīng)過Director
(5).此種模型不支持端口映射
(6).RealServer可以使用大多數(shù)的操作系統(tǒng)
(7).此種模型的性能要優(yōu)于LVS-NAT
3.LVS-TUN模型的基本工作屬性或特征
(1).RealServer服務(wù)器與前端的Director可以在不同的網(wǎng)絡(luò)中
(2).RIP一定不能是私有IP
(3).前端的Director只處理客戶端的請(qǐng)求，然后將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給RealServer，由后臺(tái)的RealServer直接響應(yīng)客戶端，不再經(jīng)過Director
(4).此種模型也不支持端口映射
(5).RealServer只能使用哪些支持IP隧道的操作系統(tǒng)
三。LVS Scheduling Method LVS的調(diào)度方法：
1.Fixed Scheduling Method  靜態(tài)調(diào)服方法
(1).RR     輪詢
(2).WRR    加權(quán)輪詢
(3).DH     目標(biāo)地址hash
(4).SH     源地址hash
2.Dynamic Scheduling Method 動(dòng)態(tài)調(diào)服方法
(1).LC     最少連接
(2).WLC    加權(quán)最少連接
(3).SED    最少期望延遲
(4).NQ     從不排隊(duì)調(diào)度方法
(5).LBLC   基于本地的最少連接
(6).LBLCR  帶復(fù)制的基于本地的最少連接
 
四、ipvsadm組件定義規(guī)則的格式：
1.定義集群服務(wù)格式：
 (1).添加集群服務(wù)：
ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler]
               [-p [timeout]] [-M netmask]
-A：                  表示添加一個(gè)新的集群服務(wù)
-E：                  編輯一個(gè)集群服務(wù)
-t：                  表示tcp協(xié)議
-u：                  表示udp協(xié)議
-f：                  表示firewall-Mark,防火墻標(biāo)記
service-address：     集群服務(wù)的IP地址，即VIP
-s                    指定調(diào)度算法
-p                    持久連接時(shí)長(zhǎng)，如#ipvsadm -Lcn ，查看持久連接狀態(tài)
-M                    定義掩碼
 
ipvsadm -D -t|u|f service-address      刪除一個(gè)集群服務(wù)
ipvsadm -C                             清空所有的規(guī)則
ipvsadm -R                             重新載入規(guī)則
ipvsadm -S [-n]                        保存規(guī)則
 
2.向集群服務(wù)添加RealServer規(guī)則：
(1).添加RealServer規(guī)則
ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address
               [-g|i|m] [-w weight] 
-a                 添加一個(gè)新的realserver規(guī)則
-e                 編輯realserver規(guī)則
-t                 tcp協(xié)議
-u                 udp協(xié)議
-f                 firewall-Mark，防火墻標(biāo)記
service-address    realserver的IP地址
-g                 表示定義為L(zhǎng)VS-DR模型
-i                 表示定義為L(zhǎng)VS-TUN模型
-m                 表示定義為L(zhǎng)VS-NAT模型
-w                 定義權(quán)重，后面跟具體的權(quán)值
ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address          --刪除一個(gè)realserver
ipvsadm -L|l [options]                                       --查看定義的規(guī)則
如：#ipvsadm -L -n  
ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]                          --清空計(jì)數(shù)器
     
五、LVS-NAT模型實(shí)例

1。先配置好網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，要三個(gè)虛擬機(jī)(本次實(shí)驗(yàn)在虛擬機(jī)上完成)，一臺(tái)用作Director，其他兩臺(tái)分別為RealServer1 和RealServer2
其中Director要兩個(gè)網(wǎng)卡，Eth0網(wǎng)卡為橋接(Birdged),Eth1網(wǎng)卡為僅主機(jī)(Host-only),RealServer1 和RealServer2的網(wǎng)卡也都是僅主機(jī)
類型的。
2.為了演示效果，將Director的兩塊網(wǎng)卡配置成不在同一個(gè)網(wǎng)段的IP地址，RealServer1 和RealServer2的IP地址為同一網(wǎng)段，規(guī)劃如下圖：

要注意的是：要將本地物理機(jī)的Vmnet1的IP地址配置成和Director的Eth1網(wǎng)卡的IP地址在同一個(gè)網(wǎng)段中,同時(shí)將RealServer1和RealServer2的網(wǎng)關(guān)指向Director主機(jī)的Eth1網(wǎng)卡的地址，如下圖所示：

3.配置好網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之后就開始配置ipvsadm，確保在物理機(jī)上能ping通Eth0的IP地址，如下圖所示：

能Ping通，說明物理主機(jī)已經(jīng)可以和Director虛擬主機(jī)通信了。
4.在Director虛擬主機(jī)上配置：
#echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward     --開啟IP轉(zhuǎn)發(fā)功能
#rpm -qa ipvsadm        --查看ipvsadm是否安裝，如果沒有安裝則安裝之，直接使用yum安裝即可
#yum install ipvsadm -y
定義LVS-NAT模型規(guī)則
此處使用的是web服務(wù)器進(jìn)行的演示，在192.168.24.44和192.168.24.45上都提供了nginx服務(wù)，其中
192.168.24.44提供的網(wǎng)頁(yè)信息為“welcome realserver 1”,192.168.24.45提供的網(wǎng)頁(yè)信息為“welcome realserver 2”
#ipvsadm -A -t 172.16.100.24:80 -s rr
#ipvsadm -a -t 172.16.100.24:80 -r 192.168.24.44 -m
#ipvsadm -a -t 172.16.100.24:80 -r 192.168.24.45 -m
#ipvsadm -L -n --查看定義的規(guī)則
這些規(guī)則都是臨時(shí)規(guī)則，不會(huì)永久生效的，要想永久生效可以保存規(guī)則，命令如下：
#service ipvsadm save 
5.在Internet Explorer瀏覽器中訪問172.16.100.24，會(huì)顯示如下圖所示信息：

而在google瀏覽器中訪問172.16.100.24，會(huì)顯示如下圖所示信息：

如果刷新頁(yè)面或者使用不同的瀏覽器，會(huì)輪流顯示頁(yè)面，這就是最簡(jiǎn)單的服務(wù)器負(fù)載均衡啦！
 
六、LVS-DR模型的實(shí)現(xiàn)過程：
 
1.首先規(guī)劃集群和網(wǎng)路環(huán)境，需要三臺(tái)虛擬機(jī)，如下圖所示：
此時(shí)Director可以只有一個(gè)網(wǎng)卡Eth0，連接類型為橋接(Birdged),RealServer1和RealServer2 的網(wǎng)卡連接類型也都為橋接(Birdged):

2.配置集群服務(wù)
(1).在Director服務(wù)器上配置：
#ifconfig eth0:1 172.16.100.100 broadcast 172.16.100.100 netmask 255.255.255.255 up 
#route add -host 172.16.100.100 dev eth0:1 
#echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward   --開啟IP轉(zhuǎn)發(fā)功能
(2).在realserve1服務(wù)器上進(jìn)行配置：
# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
 
#ifconfig lo:0 172.16.100.100 broadcast 172.16.100.100 netmask 255.255.255.255 up 
#route add -host 172.16.100.100 dev lo:0
(3).在realserver2 服務(wù)器上進(jìn)行配置
# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
 
#ifconfig lo:0 172.16.100.100 broadcast 172.16.100.100 netmask 255.255.255.255 up 
#route add -host 172.16.100.100 dev lo:0
(4).再在Director上配置ipvsadm規(guī)則：
 
#ipvsadm -A -t 172.16.100.100:80 -s rr -g
#ipvsadm -a -t 172.16.100.100:80 -r 172.16.24.34
#ipvsadm -a -t 172.16.100.100:80 -r 172.16.24.44
 
(5).在瀏覽器中進(jìn)行驗(yàn)證：
進(jìn)行第一次訪問，如下圖所示：

進(jìn)行第二次訪問，如下圖所示：

3.基于ssl的訪問
 
[root@mail ~]# ipvsadm -A -t 172.16.100.100:443 -s rr
[root@mail ~]# ipvsadm -a -t 172.16.100.100:443 -r 172.16.24.2 -g
[root@mail ~]# ipvsadm -a -t 172.16.100.100:443 -r 172.16.24.3 -g
 
二、LVS Persistence ，lvs的持久連接性
持久連接類型：
(1).Persistent Client Connections(PCC),持久客戶端連接：就是不管客戶端發(fā)起什么樣的服
務(wù)(如80端口的web服務(wù)，3306端口的mysql服務(wù))請(qǐng)求，都將經(jīng)過Director被定位到同一個(gè)特定的real server上，
只要此real server 提供了這種服務(wù)，并且會(huì)持續(xù)連接，如果客戶端連接超時(shí)，real server允許一定范圍內(nèi)的
持久連接時(shí)長(zhǎng)，默認(rèn)持久連接時(shí)長(zhǎng)為300m
 
#ipvsadm -A -t 172.16.100.100:0 -p 1200
#ipvsadm -a -t 172.16.100.100:0 -r 172.16.100.34 -g -w 10
#ipvsadm -a -t 172.16.100.100:0 -r 172.16.100.44 -g -w 5 
 
驗(yàn)證效果如下圖：

(2).Persistent Port Connections(PPC),持續(xù)端口連接：就是不管客戶端發(fā)起什么樣的端口請(qǐng)求(如80端口，是提供web服務(wù)的，23端口，是提供telnet服務(wù)的....)，
都會(huì)經(jīng)過Director將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到同一個(gè)real server上,并持續(xù)連接。假如一個(gè)客戶端請(qǐng)求的是web服務(wù)，相應(yīng)的是realserver1 ，當(dāng)此用戶退出后再次發(fā)起請(qǐng)求web服務(wù)的時(shí)候
依然是realserver1 提供的web服務(wù)。
iptables：
[root@mail ~]# iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth0 -p tcp -d 172.16.100.100 --dport 80 -j MARK --set-mark 20
[root@mail ~]# iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth0 -p tcp -d 172.16.100.100 --dport 443 -j MARK --set-mark 20
[root@mail ~]# iptables -t mangle -L -n
Chain PREROUTING (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination         
MARK       tcp  --  0.0.0.0/0            172.16.100.100      tcp dpt:80 MARK set 0x14 
MARK       tcp  --  0.0.0.0/0            172.16.100.100      tcp dpt:443 MARK set 0x14 
 
把80端口和443 端口做成一個(gè)持久防火墻標(biāo)記，同時(shí)定向到同一個(gè)realserver上，即在訪問80服務(wù)的時(shí)候是realserver1，
然后改為訪問443服務(wù)的時(shí)候依然定向到realserver1上
 
基于防火墻標(biāo)記來(lái)定義集群服務(wù)，也稱為端口的姻親關(guān)系。
 
ipvsadm:
 
[root@mail ~]# ipvsadm -A -f 20 -s wlc -p 1200 
[root@mail ~]# ipvsadm -a -f 20 -r 172.16.24.2 -g -w 3
[root@mail ~]# ipvsadm -a -f 20 -r 172.16.24.3 -g -w 2
[root@mail ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
FWM  20 wlc persistent 1200
  -> 172.16.24.3:0                Route   2      0          0         
  -> 172.16.24.2:0                Route   3      0  

本文出自 “知識(shí)體系” 博客

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