LVS、HAProxy

集群：将很多个机器组织到一起，作为一个整体对外提供服务。集群在扩展性、性能方面都可以做到很灵活。集群的分类：负载均衡集群：Load Balance。高可用集群：High Available。高性能集群：High Performance Computing。

LVS（Linux Virtual Server）：Linux虚拟服务器。实现负载均衡集群。

LVS的工作模式：NAT：网络地址转换。DR：路由模式。TUN：隧道模式。

术语：调度器：LVS服务器。真实服务器Real Server：提供服务的服务器。VIP：虚拟地址，提供给用户访问的地址。DIP：指定地址，LVS服务器上与真实服务器通信的地址。RIP：真实地址，真实服务器的地址。

调度算法共10个，常见的有：轮询rr：Real Server轮流提供服务。加权轮询wrr：根据服务器性能设置权重，权重越大得到的请求越多。最少连接lc：根据Real Server的连接数分配请求。加权最少连接wlc：类似于wrr，根据权重分配请求。

配置LVS的NAT模式：配置4台虚拟机，

第一台为client1，eth0->192.168.88.10,网关为192.168.88.5

第二台为lvs1，eth0->192.168.88.5,eth1->192.168.99.5

第三台为web1，eth0->192.168.99.100,网关为192.168.99.5

第四台为web2，eth0->192.168.99.200,网关为192.168.99.5

关闭所有主机的防火墙

查看双网卡机器lvs的内核参数ip_forward双网卡转发是否打开0表示不允许转发数据。sysctl -a：查看全部的内核参数

打开允许转发数据

此时client1主机就能ping通192.168.99.100/200

在web1和web2主机上安装http服务并开启该服务。systemctl enable httpd --now：开启服务并设置开机自启动。

访问^100^200表示把上面命令的100换成200

安装LVS的软件包ipvsadm

ipvsadm命令：-A：添加虚拟服务器。-E：编辑虚拟服务器。-D：删除虚拟服务器。-t：添加tcp服务器。-u：添加udp服务器。-s：指定调度算法，如轮询rr/加权轮询wrr/最少连接lc/加权最少连接wlc。-a：添加虚拟服务器后向虚拟服务器中加入真实服务器。-r：指定真实服务器。-w：设置权重。-m：指定工作模式为NAT。-g：指定工作模式为DR。

添加一个tcp的192.168.88.5:80服务器指定rr调度算法。

ipvsadm -Ln：查看添加的虚拟服务器

向虚拟服务器中添加真实服务器，设置权重为1，200为2，工作模式为NAT

查看服务器

在客户端测试，因为设置虚拟服务的调度算法为轮询，所以权重没有起作用。

修改虚拟服务器的算法为加权轮询。

此时使用客户端访问就会出现1:2的比例。

配置LVS的DR模式：当用户访问192.168.88.15时被调度器lvs的子接口接收到该访问，然后通过算法由本机网卡地址192.168.88.5向真实服务器的192.168.88.100/200发送命令，然后该服务器通过lo:0子接口192.168.88.15回答客户端的访问。

LVS主机和web服务器都是单网卡：

client1:eth0->192.168.88.10

lvs1:eth0->192.168.88.5,删除eth1的IP

web1：eth0->192.168.88.100

web2：eth0->192.168.88.200

删除lvs虚拟服务器的配置

在lvs主机添加192.168.88.15的VIP地址

vim /etc/sysconfg/network-scripts/ifcfg-eth0:0

修改web1的配置，配置eth0的地址为192.168.88.100

修改web2的网卡

配置web1的loopback网卡的子接口lo:0,虚拟网卡只有它自己所有掩码为32位。

192.168.88.15表示为自己的地址不和其他主机冲突。

然后配置web2

在2台web服务器上配置内核参数，使他们不响应对客户端的请求192.168.88.15（由LVS调度）。

sysctl -a 

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

在lvs主机添加虚拟服务器

按ctrl+r进入搜索命令模式，输入for，按左右键

此时client主机访问192.168.88.15

当web1主机出现错误

删除该服务器

此时只有web2在服务

使用ansible命令来配置LVS服务

在192.168.88.240主机上安装ansible软件包

创建工作目录，创建ansible.cfg和inventory主机清单

配置主机清单

因为有主机密钥检查所以连接失败

不检查主机密钥

此时就能ping通了

配置vim。~/.vimrc

配置web主机上的服务

创建index.html文件

编写剧本在web主机上下载http服务传递index.html文件并开启该服务

此时修改index.html文件成功

网卡eth0:0可以拷贝到一个文件中需要时直接拷贝过去

使用sysctl模块修改内核参数

KeepAlived高可用集群:工作原理就是VRRP（虚拟冗余路由协议）。

有两个真实服务器一个虚拟服务器，用户服务器访问 虚拟服务器，虚拟服务器把数据转发给其中一个真实服务器，当该服务器出现故障时，虚拟服务器就会把数据转发给另一台完好的服务器。

配置web:web1:eth0->192.168.88.100;web2:eth0->192.168.88.200

配置keepalived在两台web服务器安装keepalived: yum -y install keepalived httpd

修改配置文件：/etc/keepalived/keepalived.conf

router_id：设置本机在集群中的唯一标识符。

vrrp_iptables：自动配置iptables放行规则

state：状态主为MASTER备用BACKUP

interface：网卡

virtual_router_id：虚拟路由器地址

priority：优先级

advert_int：发送心跳消息的间隔

auth_type：认证类型为共享密码

auth_pss：集群中的机器密码相同才能成为集群

192.168.88.80/24：VIP地址。

启动服务

当访问192.168.88.80其实就是访问的web1主机

配置web2

修改标识符web2、状态为BACKUP、优先级为80

重启

因为该设备为备用设备，虚拟IP活跃在主设备中，所以没有192.168.88.80的VIP。

搭建高可用、负载均衡的web集群:

client1：eth0->192.168.88.10

lvs1:eth0->192.168.88.5

lvs2:eth0->192.168.88.6

web1:eth0->192.168.88.100

web2:eth0->192.168.88.200

关闭web服务器的keepalived

在两台web服务器的lo上配置VIP

在两台web服务器上配置内核参数

删除lvs1的eth0:0，VIP由keepalived接管。

删除lvs1的LVS规则。LVS规则由keepalived创建

在两台lvs服务器上安装keepalived和ipvsadm

配置lvs服务器的keepalived

配置LVS规则

virtual_server 192.168.88.16 80：声明虚拟服务器地址和端口号

delay_loop 6：健康检查延迟6秒开始

lb_algo wrr：调度算法为wrr

lb_kind DR：工作模式为DR

persistence_timeout 50:50秒内相同客户端调度到相同服务器

protocol TCP：协议为TCP

real_server 192.168.88.100 80：声明真实服务器

weight 1：权重

TCP_CHECK：通过TCP协议对真实服务器做健康检查

connect_timeout 3：连续超时时间为3秒

nb_get_retry 3:3次访问失败则认为真实服务器故障

delay_before_retry 3：两次检查时间间隔为3秒

此时还没有LVS规则

开启服务

此时就显示LVS规则

此时client访问192.168.88.16就能轮询web服务器

因为设置了persistence_timeout 50：在50秒内访问同一服务器，所以会一直访问web2

注释该行重启服务，此时就能以权重响应web服务器

当关闭web1的http服务

此时客户端访问就只有web2在响应了

LVS规则自动更新，把出故障的服务器暂时从LVS规则中去掉。

当开启web1服务

客户端访问会重新加入web1服务

LVS规则也会自动更新

修改lvs2主机的keepalived配置

重启服务，

当关闭lvs1的keepalived服务

此时lvs2的VIP就会自动开启

此时客户端也能正常访问

开启lvs1的keepalived时lvs2的VIP会自动隐藏不启用。

HAProxy：也是一款实现负载均衡的调度器。适用与负载特别大的web站点。（所有web服务器都需要经过haproxy调度服务器）

HAProxy工作模式：

mode http：只适用于web服务

mode tcp：适用与各种服务

mode health：仅做健康检查，很少使用

环境准备：不需要VIP

client1：eth0->192.168.88.10

HAProxy：eth0->192.168.88.5

web1：eth0->192.168.88.100

web2：eth0->192.168.88.200

把lvs1的keepalived和ipvsadm卸载，修改主机名为HAProxy

安装haproxy软件包

修改haproxy配置文件

配置文件中global是全局配置，default是缺省配置，如果后续有和default相同的配置，default配置会被覆盖。

配置文件中，frontend描述haproxy怎么和用户交互，backend描述haproxy怎么和后台应用服务器交互，这两个选项一般不单独使用，而是合并到一起，名为listen。

将63以下全部删除，添加listen

listen myweb 0.0.0.0:80：定义虚拟服务器，监听在所有可用地址的80端口

balance roundrobin：定义轮询调度算法

server web1 192.168.88.100 check inter 2000 rise 2 fall 5：对web服务器做健康检查，2秒检查一次，如果连续两次检查成功，认为服务器是健康的，如果连续5次检查失败则认为服务器坏了。

开启haproxy服务

查看haproxy的状态

重新启动服务，此时就能轮询访问web服务器了

配置虚拟服务器监听1080端口用来监控haproxy

stats refresh 30s：设置监控页面自动刷新时间为30秒

stats uri /stats：定义监控地址为/stats

stats auth admin:admin：监控页面的用户名和密码都是admin

重启服务

此时就能访问监控页面，需要登录用户

web服务器的背景代表着不同的状态

Queue：队列长度。Cur当前队列长度；Max最大队列长度；Limit限制长度

Session rate：会话率，每秒钟的会话数

Session：会话数

Bytes：字节数。ln收到的字节数，Out发出的字节数

Denied：拒绝。Req请求，Resp响应

Errors：错误

Warring：警告

Status：状态

LastChk：上一次检查。L4Ok第四层tcp检查通过

Wght：权重

在客户端下载httpd-tools软件包，使用ab命令访问调度器查看其负载状况

使用ansible自动化来搭建HAproxy+keepalived集群

修改主机清单

卸载keepalived和ipvsadm软件包

编辑config-haproxy.yml，安装HAProxy软件包

将haproxy1的haproxy配置文件拷贝到file目录中

拷贝haproxy配置文件开启服务

查看lvs2

此时lvs2调度服务器了

使用ansible配置keepalived的服务

把/etc/keepalived/keepalived.cfg文件拷贝到file目录下面

编辑keepalived.cfg，其余的删除

在主机清单中定义变量

编辑config-haproxy.yml

运行该剧本

此时haproxy1就成为了mater主设备，lvs2成为了从设备

负载均衡调度器比较：LVS适用于需要高并发和稳定性的场景；Nginx适用于静态文件服务和反向代理、应用层负载均衡等场景；HAProxy则具备较为丰富的功能和灵活性，适用于多种负载场景。

LVS：

优点：

高性能：LVS使用Linux内核中的IP负载均衡技术，能够实现非常高的并发处理能力。

稳定性：LVS经过长时间的实践应用，成熟稳定被广泛使用。

可用性：支持高可用的配置，可以实现故障自动切换，提供无中断服务。

灵活性：可根据需要采用多种负载均衡算法，如轮询、加强轮询、哈希等。

缺点：

配置复杂：相对于其他两个技术，LVS的配置相对较为复杂，需要更深入的了解和配置

功能相对局限：LVS主要是一种传输层负载均衡技术，无法像Nginx和HAProxy那样对应用层协议进行处理。

Nginx：

优点：

高性能：Nginx采用了基于事件驱动和异步非阻塞架构，能够处理大量并发连接。

负载均衡：Nginx具备内置的负载均衡功能，可以根据配置进行请求的转发。

丰富的功能：Nginx支持反向代理、静态文件服务、缓存、SSL等，在web服务器领域有很广泛的应用。

缺点：

功能相对较少：相对LVS和HAProxy，Nginx在负载均衡算法和健康检查等方面的功能相对较少。

限制于应用层协议：Nginx只能对HTTP和HTTPS等应用层协议进行处理，无法处理其他协议。

HAProxy：

优点：

灵活性：HAProxy支持丰富的负载均衡算法和会话保存方式，可以根据需求进行灵活配置。

完整的功能：HAProxy支持高可用性配置、健康检查、故障恢复、SSL等功能，在负载均衡领域应用广泛。

高性能：HAProxy性能优良，能够处理大量并发连接，并且支持异步IO模型。

缺点：

内存占用：相对于Nginx和LVS，HAProxy在处理大量连接时消耗的内存稍高一些

高可用性：HAProxy需要借助额外的工具来实现高可用性，例如keepalived