企业架构LNMP学习笔记32

企业架构LB-服务器的负载均衡之LVS实现：

学习目标和内容

1）能够了解LVS的工作方式；

2）能够安装和配置LVS负载均衡；

3）能够了解LVS-NAT的配置方式；

4）能够了解LVS-DR的配置方式；

LVS介绍与安装：

LVS（Linux virtual server）即Linux虚拟服务器，是由章文嵩博士主导的开源负载均衡项目，目前LVS已经被集成到Linux内核模块中。该项目在Linux内核中实现了基于IP的数据请求负载均衡调度算法。

LVS的IPVS模块在Linux内核2.4之后以上都被默认支持了，只需要安装ipvsadm管理配置软件即可。

[root@server04 ~]# uname -r
3.10.0-1160.95.1.el7.x86_64

作用及优势：

1）工作在网络层、可以实现高性能、高可用的服务器集群技术；

2）廉价、可以把很多低性能的服务器组合形成一个超级服务器；

3）易用、配置非常简单，且有多种负载均衡的方法；

4）稳定可靠，即使在集群的服务器中某台服务器无法正常工作，也不影响整体效果；

5）可扩展性非常好；

安装：安装ipvsadm 只在负载均衡调度服务器上安装即可

安装在server04服务器上：

yum install -y ipvsadm

[root@server04 ~]# ipvsadm --help
ipvsadm v1.27 2008/5/15 (compiled with popt and IPVS v1.2.1)
Usage:
  ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]] [-M netmask] [--pe persistence_engine] [-b sched-flags]
  ipvsadm -D -t|u|f service-address
  ipvsadm -C
  ipvsadm -R
  ipvsadm -S [-n]
  ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [options]
  ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address
  ipvsadm -L|l [options]
  ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]
  ipvsadm --set tcp tcpfin udp
  ipvsadm --start-daemon state [--mcast-interface interface] [--syncid sid]
  ipvsadm --stop-daemon state
  ipvsadm -h
 
Commands:
Either long or short options are allowed.
  --add-service     -A        add virtual service with options
  --edit-service    -E        edit virtual service with options
  --delete-service  -D        delete virtual service
  --clear           -C        clear the whole table
  --restore         -R        restore rules from stdin
  --save            -S        save rules to stdout
  --add-server      -a        add real server with options
  --edit-server     -e        edit real server with options
  --delete-server   -d        delete real server
  --list            -L|-l     list the table
  --zero            -Z        zero counters in a service or all services
  --set tcp tcpfin udp        set connection timeout values
  --start-daemon              start connection sync daemon
  --stop-daemon               stop connection sync daemon
  --help            -h        display this help message
 
Options:
  --tcp-service  -t service-address   service-address is host[:port]
  --udp-service  -u service-address   service-address is host[:port]
  --fwmark-service  -f fwmark         fwmark is an integer greater than zero
  --ipv6         -6                   fwmark entry uses IPv6
  --scheduler    -s scheduler         one of rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq,
                                      the default scheduler is wlc.
  --pe            engine              alternate persistence engine may be sip,
                                      not set by default.
  --persistent   -p [timeout]         persistent service
  --netmask      -M netmask           persistent granularity mask
  --real-server  -r server-address    server-address is host (and port)
  --gatewaying   -g                   gatewaying (direct routing) (default)
  --ipip         -i                   ipip encapsulation (tunneling)
  --masquerading -m                   masquerading (NAT)
  --weight       -w weight            capacity of real server
  --u-threshold  -x uthreshold        upper threshold of connections
  --l-threshold  -y lthreshold        lower threshold of connections
  --mcast-interface interface         multicast interface for connection sync
  --syncid sid                        syncid for connection sync (default=255)
  --connection   -c                   output of current IPVS connections
  --timeout                           output of timeout (tcp tcpfin udp)
  --daemon                            output of daemon information
  --stats                             output of statistics information
  --rate                              output of rate information
  --exact                             expand numbers (display exact values)
  --thresholds                        output of thresholds information
  --persistent-conn                   output of persistent connection info
  --nosort                            disable sorting output of service/server entries
  --sort                              does nothing, for backwards compatibility
  --ops          -o                   one-packet scheduling
  --numeric      -n                   numeric output of addresses and ports
  --sched-flags  -b flags             scheduler flags (comma-separated)

LVS的常见工作方式：

1）NAT地址转换；

2）DR直接路由；

LVS调度算法：

1、静态调度算法Fixed Scheduling Method

①RR 轮询 调度器通过"轮叫"调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上，它均等地对待每一台服务器，而不管服务器上实际的连接数和系统负载。

②WRR 加权轮询 调度器通过"加权轮叫"调度算法根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求。 这样可以保证处理能力强的服务器处理更多的访问流量。调度器 可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。

③DH 目标地址hash 算法也是针对目标IP地址的负载均衡，但它是一种静态映射算法，通过一个散列（Hash）函数将一个目标IP地址映射到一台服务器。 目标地址散列调度算法先根据请求的目标IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。

④SH 源地址hash 算法正好与目标地址散列调度算法相反，它根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是 可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。 它采用的散列函数与目标地址散列调度算法的相同。除了将请求的目标IP地址换成请求的源IP地址外，它的算法流程与目标地址散列调度算法的基本相似。在实际应用中，源地址散列调度和目标地址散列调度可以结合使用在防火墙集群中，它们可以保证整个系统的唯一出入口。

2.Dynamic Scheduling Method 动态调度方法

①LC 最少连接 调度器通过"最少连接"调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上。 如果集群系统的真实服务器具有相近的系统性能，采用"最小连接"调度算法可以较好地均衡负载。

②WLC 加权最少连接 在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下，调度器采用"加权最少链接"调度算法优化负载均衡性能，具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。

③SED 最少期望延迟 基于wlc算法，举例说明：ABC三台机器分别权重123，连接数也分别是123，name如果使用WLC算法的话一个新请求 进入时他可能会分给ABC中任意一个，使用SED算法后会进行这样一个运算 A:(1+1)/2 B:(1+2)/2 C:(1+3)/3 根据运算结果，把连接交给C

④NQ 从不排队调度方法 无需列队，如果有台realserver的连接数=0 就直接分配过去，不需要进行sed运算.

⑤LBLC 基于本地的最少连接 "基于局部性的最少链接" 调度算法是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统。 该算法根据请求的目标IP地址找出该 目标IP地址最近使用的服务器，若该服务器 是可用的且没有超载，将请求发送到该服务器； 若服务器不存在，或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载，则用"最少链接"的原则选出一个可用的服务器，将请求发送到该服务器。

⑥LBLCR 带复制的基于本地的最少连接 "带复制的基于局部性最少链接"调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统。 它与LBLC算法的不同 之处是它要维护从一个 目标IP地址到一组服务器的映射，而LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射。 该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务器组，按"最小连接"原则从服务器组中选出一台服务器， 若服务器没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器超载，则按"最小连接"原则从这个集群中选出一 台服务器 ，将该服务器加入到服务器组中，将请求发送到该服务器。同时，当该服务器组有一段时间没有被修改， 将最忙的服务器从服务器组中删除，以降低复制的程度。

我们平时用的最多的还是轮询算法。

默认是WLC：加权最少连接。

LVS实现负载均衡：

LVS-NAT实现：

需要知道的几个名词：

DS： 负载均衡调度服务器

RS：真实服务器

CIP：客户端IP

DIP：负载均衡调度服务器IP

VIP：负载均衡调度服务器的虚拟IP，对外提供服务的IP，用户访问的IP

RIP：真实服务器的IP。

不管采用什么网络工作方式

用户访问的服务器IP永远是通过VIP，域名必须绑定解析到VIP上。

LVS的VIP跟Keepalived的VIP没有关系，不要搞混。