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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-addressipvsadm -Cipvsadm -Ripvsadm -S [-n]ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [options]ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-addressipvsadm -L|l [options]ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]ipvsadm --set tcp tcpfin udpipvsadm --start-daemon state [--mcast-interface interface] [--syncid sid]ipvsadm --stop-daemon stateipvsadm -hCommands:
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 messageOptions:--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。

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