九五从零开始的运维之路（其三十六）

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前言

本篇将简述的内容：Linux系统下的LVS集群

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一、集群概述

1.负载均衡技术类型

（一）四层负载均衡器

四层负载均衡器也称为 4 层交换机，主要通过分析 IP 层及 TCP/UDP 层的流量实现基于 IP 加端口的负载均衡，如常见的 LVS、F5 等；

（二）七层负载均衡器

七层负载均衡器也称为 7 层交换机，位于 OSI 的最高层，即应用层，此负载均衡器支持多种协议，如HTTP、FTP、SMTP 等。7 层负载均衡器可根据报文内容，配合一定的负载均衡算法来选择后端服务器，即“内容交换器”。如常见的 HAProxy、Nginx。

2.负载均衡实现方式

（一）硬件负载均衡产品：

F5 、深信服 、Radware

（二）软件负载均衡产品：

LVS（Linux Virtual Server）、 Haproxy、Nginx、Ats（apache traffic server）

二、LVS结构

2.三层结构

1）负载调度器
2）服务器池
3）共享存储

架构对象

VS	Virtual Server，也称为 Director，负载均衡服务器
RS	Real Server，真正的服务器，集群中各节点
VIP	Director 向外部提供服务的 IP
DIP	Director 向内部与 RS 通信的 IP
RIP	真实服务器的 IP
CIP	客户端的 IP

三、LVS工作模式

LVS-NAT（NAT模式）
LVS-DR（直接路由模式）（应用最广泛）
LVS-TUN（IP隧道(Tunnel)模式，不常用）
FULL-NAT模式（双向转换模式，不常用）

四、LVS负载均衡算法

1.静态负载均衡

rr	round robin	轮询
wrr	weight round robin	加权轮询
sh	source hashing	源地址散列算法（HASH）
dh	destination hashing	目标地址 HASH

2.动态负载均衡

动态负载均衡
lc（leash-connection，最少连接 ）
简单算法：active * 256 + inactive (谁的小选谁)

wlc（加权最少连接）
简单算法：（active * 256 + inactive) / weight（谁的小选谁）

sed（最少期望延迟）
简单算法：（active + 1) * 256 / weight （谁的小选谁）

nq（never queue，永不排队）

LBLC（基于局部性的最少连接 ）

LBLCR（基于局部性的带复制功能的最少连接）

五、ipvsadm命令详解

-A	添加虚拟服务节点
-D	删除虚拟服务节点
-L	查看虚拟服务节点列表
-a	添加真实服务节点
-d	删除真实服务节点
-l	查看真实服务节点列表
-t	指定虚拟服务器IP地址
-s	指定调度算法
-r	指定真实服务器节点IP地址
-w	指定权重值
-g	直接路由模式（默认）
-i	隧道模式（不常用）
-m	NAT模式

六、LVS配置案例

1.基础配置

关闭防火墙

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld

关闭Selinux

setenforce 0

关闭Networkmanager

systemctl stop NetworkManager && systemctl disable NetworkManager

配置IP地址
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

2.实现NAT模型搭建

（一）负载调度器配置

配置IP地址
增加一块网卡

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens37

vim ifcfg-ens37

NAME=ens38
DEVICE=ens38

安装ipvsadm

yum  install -y ipvsadm

开启路由转发功能

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
sysctl -p

加载ip_vs模块

modprobe ip_vs
lsmod |grep ip_vs

启动ipvsadm服务

systemctl start ipvsadm

配置负载分配策略

ipvsadm -A -t 192.168.16.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.16.100:80 -r 192.168.115.4:80 -m
ipvsadm -a -t 192.168.16.100:80 -r 192.168.115.5:80 -m

保存策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm

（二）web节点配置

安装nginx
配置网关

route add -net 0/0 gw 192.168.115.3

测试

3.实现DR模型搭建

负载调度配置器-ens33	192.168.115.3	192.168.115.2	192.168.115.2
负载调度配置器-ens33:0	192.168.115.200	/	/
web1-ens33	192.168.115.4	/	/
web1-ifcfg-lo:0	192.168.115.200	/	/
web2-ens33	192.168.115.5	/	/
web2-ifcfg-lo:0	192.168.115.200	/	/

(一)负载调度器配置

调整ARP参数
vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0 
net.ipv4.conf.default.send_redirects=0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p
配置虚拟IP地址

cd /etc/sysconfig/network-scripts/

cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0

安装ipvsadm

yum  install -y ipvsadm

加载ip_vs模块

modprobe ip_vs
lsmod |grep ip_vs

启动ipvsadm服务
systemctl start ipvsadm
配置负载分配策略

ipvsadm -A -t 192.168.115.200:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.115.200:80 -r 192.168.115.4:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.115.200:80 -r 192.168.115.5:80 -g

保存策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm

（二）web节点配置

调整ARP参数
vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1 
net.ipv4.conf.all.arp_announce=2 
net.ipv4.conf.default.arp_ignore=1 
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2 
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1 
net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2

sysctl -p
配置虚拟IP地址

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0

vim ifcfg-lo:0

添加回环路由
route add -host 192.168.115.200/32 dev lo:0
安装httpd
访问192.168.115.200
进行验证

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总结

LVS集群是一种强大的负载均衡解决方案，可以提高系统的可用性、性能和可扩展性。通过深入探索LVS集群的原理、架构和配置方法，我们可以更好地理解和应用这一技术，为构建高可用性的互联网应用提供有力支持。