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LVS(Linux Virtual Server)Linux 虚拟服务器介绍及配置(负载均衡系统)

一,简介 LVS(Linux Virtual Server) 是Unix-like系统中的一个虚拟服务器,是国内贡献给开源组织的一个最优秀的项目之一。LVS在Unix-like系统中 是作为一个前端(Director)存在的,又称为调度器,它本身不提供任何的服务,只是将通过互联网进来的请求接受后再转发给后台运行的真正的 服务器(RealServer)进行处理,然后响应给客户端。 LVS有两个重要的组件:一个是IPVS,一个是IPVSADM。ipvs是LVS的核心组件,它本身只是一个框架,类似于iptables,工作于内核空间中。 ipvsadm 是用来定义LVS的转发规则的,工作于用户空间中。 LVS有三种转发类型: 1.LVS-NAT模型,称为网络地址转换,实现起来比较简单。 2.LVS-DR模型,称为直接路由模型,应用比较广泛。 3.LVS-TUN模型,称为隧道模型。
二、LVS的三种模型的工作属性:
1.LVS-NAT模型的工作属性或特: (1).所有的RealServer集群节点和前端调度器Director都要在同一个子网中 (2).通常情况下RealServer的IP地址(以下简成RIP)为私有地址,便于RealServer集群节点之间进行通信 (3).通常情况下前端的Director有两个IP地址,一个为VIP,是虚拟的IP地址,客户端向此IP地址发起请求。 一个是DIP,是真正的Director的IP地址,RIP的网关要指向Director的DIP。 (4).这种模型可以实现端口映射 (5).RealServer的操作系统可以是任意操作系统 (6).前端的Director既要处理客户端发起的请求,又要处理后台RealServer的响应信息,将RealServer响应的信息再转发给客户端 (7).前端Director很容易成为整个集群系统性能的瓶颈。 2.LVS-DR模型的工作属性或特征:此种模型通过MAC地址转发工作,如何转发后面将会介绍。 (1).所有的RealServer集群节点和前端调度器Director都要在同一个物理网络中 (2).RIP可以使用公网的IP (3).RIP的网关不能指向DIP (4).前端的Director只处理客户端的请求,然后将请求转发给RealServer,由后台的RealServer直接响应客户端,不再经过Director (5).此种模型不支持端口映射 (6).RealServer可以使用大多数的操作系统 (7).此种模型的性能要优于LVS-NAT 3.LVS-TUN模型的基本工作属性或特征 (1).RealServer服务器与前端的Director可以在不同的网络中 (2).RIP一定不能是私有IP (3).前端的Director只处理客户端的请求,然后将请求转发给RealServer,由后台的RealServer直接响应客户端,不再经过Director (4).此种模型也不支持端口映射 (5).RealServer只能使用哪些支持IP隧道的操作系统
三。LVS Scheduling Method LVS的调度方法:
1.Fixed Scheduling Method  静态调服方法 (1).RR     轮询 (2).WRR    加权轮询 (3).DH     目标地址hash (4).SH     源地址hash 2.Dynamic Scheduling Method 动态调服方法 (1).LC     最少连接 (2).WLC    加权最少连接 (3).SED    最少期望延迟 (4).NQ     从不排队调度方法 (5).LBLC   基于本地的最少连接 (6).LBLCR  带复制的基于本地的最少连接   四、ipvsadm组件定义规则的格式:
1.定义集群服务格式:  (1).添加集群服务: ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler]                [-p [timeout]] [-M netmask] -A:                  表示添加一个新的集群服务 -E:                  编辑一个集群服务 -t:                  表示tcp协议 -u:                  表示udp协议 -f:                  表示firewall-Mark,防火墙标记 service-address:     集群服务的IP地址,即VIP -s                    指定调度算法 -p                    持久连接时长,如#ipvsadm -Lcn ,查看持久连接状态 -M                    定义掩码   ipvsadm -D -t|u|f service-address      删除一个集群服务 ipvsadm -C                             清空所有的规则 ipvsadm -R                             重新载入规则 ipvsadm -S [-n]                        保存规则   2.向集群服务添加RealServer规则: (1).添加RealServer规则 ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address                [-g|i|m] [-w weight]  -a                 添加一个新的realserver规则 -e                 编辑realserver规则 -t                 tcp协议 -u                 udp协议 -f                 firewall-Mark,防火墙标记 service-address    realserver的IP地址 -g                 表示定义为LVS-DR模型 -i                 表示定义为LVS-TUN模型 -m                 表示定义为LVS-NAT模型 -w                 定义权重,后面跟具体的权值 ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address          --删除一个realserver ipvsadm -L|l [options]                                       --查看定义的规则 如:#ipvsadm -L -n   ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]                          --清空计数器       五、LVS-NAT模型实例

1。先配置好网络环境,要三个虚拟机(本次实验在虚拟机上完成),一台用作Director,其他两台分别为RealServer1 和RealServer2 其中Director要两个网卡,Eth0网卡为桥接(Birdged),Eth1网卡为仅主机(Host-only),RealServer1 和RealServer2的网卡也都是仅主机 类型的。 2.为了演示效果,将Director的两块网卡配置成不在同一个网段的IP地址,RealServer1 和RealServer2的IP地址为同一网段,规划如下图:

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要注意的是:要将本地物理机的Vmnet1的IP地址配置成和Director的Eth1网卡的IP地址在同一个网段中,同时将RealServer1和RealServer2的网关指向Director主机的Eth1网卡的地址,如下图所示:

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3.配置好网络环境之后就开始配置ipvsadm,确保在物理机上能ping通Eth0的IP地址,如下图所示:

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能Ping通,说明物理主机已经可以和Director虚拟主机通信了。 4.在Director虚拟主机上配置: #echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward     --开启IP转发功能 #rpm -qa ipvsadm        --查看ipvsadm是否安装,如果没有安装则安装之,直接使用yum安装即可 #yum install ipvsadm -y 定义LVS-NAT模型规则 此处使用的是web服务器进行的演示,在192.168.24.44和192.168.24.45上都提供了nginx服务,其中 192.168.24.44提供的网页信息为“welcome realserver 1”,192.168.24.45提供的网页信息为“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 --查看定义的规则 这些规则都是临时规则,不会永久生效的,要想永久生效可以保存规则,命令如下: #service ipvsadm save  5.在Internet Explorer浏览器中访问172.16.100.24,会显示如下图所示信息:

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而在google浏览器中访问172.16.100.24,会显示如下图所示信息:

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如果刷新页面或者使用不同的浏览器,会轮流显示页面,这就是最简单的服务器负载均衡啦!   六、LVS-DR模型的实现过程:   1.首先规划集群和网路环境,需要三台虚拟机,如下图所示: 此时Director可以只有一个网卡Eth0,连接类型为桥接(Birdged),RealServer1和RealServer2 的网卡连接类型也都为桥接(Birdged):

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2.配置集群服务 (1).在Director服务器上配置: #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   --开启IP转发功能 (2).在realserve1服务器上进行配置: # 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 服务器上进行配置 # 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规则:   #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).在浏览器中进行验证: 进行第一次访问,如下图所示:

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进行第二次访问,如下图所示:

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3.基于ssl的访问   [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的持久连接性 持久连接类型: (1).Persistent Client Connections(PCC),持久客户端连接:就是不管客户端发起什么样的服 务(如80端口的web服务,3306端口的mysql服务)请求,都将经过Director被定位到同一个特定的real server上, 只要此real server 提供了这种服务,并且会持续连接,如果客户端连接超时,real server允许一定范围内的 持久连接时长,默认持久连接时长为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    验证效果如下图:

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(2).Persistent Port Connections(PPC),持续端口连接:就是不管客户端发起什么样的端口请求(如80端口,是提供web服务的,23端口,是提供telnet服务的....), 都会经过Director将请求转发到同一个real server上,并持续连接。假如一个客户端请求的是web服务,相应的是realserver1 ,当此用户退出后再次发起请求web服务的时候 依然是realserver1 提供的web服务。 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 端口做成一个持久防火墙标记,同时定向到同一个realserver上,即在访问80服务的时候是realserver1, 然后改为访问443服务的时候依然定向到realserver1上   基于防火墙标记来定义集群服务,也称为端口的姻亲关系。   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 “知识体系” 博客