lvs介绍与应用

LVS介绍

LVS（Linux Virtual Server）是一种基于Linux操作系统的虚拟服务器技术，主要用于实现负载均衡和高可用性。它通过将客户端请求分发到多台后端服务器上，从而提高整体服务的处理能力和可靠性。lvs是基于集群的方式实现

集群和分布式

集群：多个相同的应用，部署在不同的服务器上，提供统一的服务，以及同样的功能，机器的性能大致相同
分布式：把不同的组件部署在不同的服务器上，组件之间（应用）依靠网络进行通信，实现定制化的功能

系统性能的扩展方式
系统性能的扩展方式：
1、垂直扩展，向上扩展，提升计算机的性能（硬件性能）。性能提升是有瓶颈。
2、水平扩展，向外扩展，增加设备的方式提供性能。

集群的类型：

1、负载均衡：LB（load balancing）
2、HA：high Availiablity 高可用，负载均衡的高可用，主备高可用（keepalive用的就是vrrp协议）

系统的可靠性指标
系统的可靠性指标：值范围：0-1
MTBF：平均无故障时间
MTTR：平均恢复时间
A=MTBF/（MTBF+MTTR）*100%
得出的结果A无限接近于1，才好
停机时间分为计划内停机时间和计划外的停机时间
计划内停机时间：这个是不算在故障时间内的
计划外的停机时间：这算在故障时间内

LVS集群的术语

VS：virtual server lvs的逻辑名字，外部访问lvs的ip地址和端口
DS：director server lvs集群当中的主服务器，调度器，是整个集群的核心，接受客户端的请求然后根据负载均衡的算法转发到后端的RS
RS：real server lvs集群中的真实服务器，也就是后端服务器，接受调度器转发过来的请求
CIP：client ip 客户端的ip地址
VIP：virtual ip 集群对外提供好的虚拟ip地址
DIP：调度器的ip地址
RIP：后端服务器的ip地址

LVS的负载均衡的方式
NAT模式：NAT方式是最常用的负载均衡方式之一
DR模式：直连路由模式，性能最高
TUN：隧道模式

NAT模式

NAT模式：NAT方式是最常用的负载均衡方式之一
NAT的性能较差，第一要进行转换，第二要进行数据包的路由
NAT模式的后端真实服务器10-30台之间
lvs的nat：调度器的压力很大，地址转换，负载均衡算法，数据包转发，响应，非常影响性能
工具：ipvsadm 管理和配置lvs集群的工具，集成在linux系统的内核当中

ipvsadm的操作命令

命令	含义
-E	修改
-A	添加虚拟服务器
-D	删除整个虚拟服务器，虚拟服务器对应的就是后台的真实服务器
-s	指定负载均衡的算法，加载时必须要声明算法，rr （轮询），wrr （加权轮询） ，lc （最小连接数），wlc（加权最小连接数）
-a	添加真实服务器
-m	表示集群使用nat模式
-g	表示使用DR模式
-i	表示使用tun模式
-w	设置权重
-l	列表形式
-n	数字化的显示ip和端口
-t	指定调度器的vip地址的ip和端口
-r	指定RIP的ip和端口

在虚拟机上实现nat模式

配置：

apt -y install ipvsadm
modprobe ip_vs #加载模块
添加一个网卡
vim /etc/netplan/01-network-manager-all.yamlens37：ipv4：noaddresses；【12.0.0.10/24】
systemctl restart ipvsadm
systemctl status ipvsadm
ipvsadm -C#清空所有ipvsadm的策略
ipvsadm  -A -t 12.0.0.10:80 -s rr #添加虚拟服务器
ipvsadm -a -t 12.0.0.10:80 -r 192.168.42.30:80 -m  
ipvsadm -a -t 12.0.0.10:80 -r 192.168.42.40:80 -m 
#当访问12.0.0.10时，数据包可以转发到的真实服务器之一，-m 使用nat模式
vim  /etc/sysctl.conf第28行去掉注释net.ipv4.ip_forward=1
iptables -t nat -A POSTPOUTING -s 192.168.42.0/24 -o ens37 -j SNAT -- to 12.0.0.10nginx2和nginx3
vim /etc/netplan/01-network-manager-all.yamlgateway4: 192.168.42.20
netplan apply
systemctl restart nginx客户端 12.0.0.11
vim /etc/netplan/01-network-manager-all.yamlens33：ipv4：noaddresses；【12.0.0.10/24】gateway4: 192.168.42.20
netplan apply

DR模式：

DR模式：直连路由模式
DR模式虚拟出一个ip，这个虚拟访问用来访问的，客户端都是访问虚拟的ip地址。
虚拟IP地址也是在调度器上，调度器根据负载均衡算法选择一条RS，RS处理完请求之后直接响应给客户端，不是由调度器再来响应客户端
1、直接路由模式就是二层转发
调度器的ip和真实服务器的ip必须在同一网段，同一网段才能进行二层转发。
根据内核进行判断，数据包判断目标是本机的VIP，ipvs对数据包的请求进行分析，是否在集群的服务范围之内。
是的话，对数据包进行重新封装，源mac地址是vip地址，目标mac地址是真实服务器的地址。
源ip和目的ip地址都没有发生变化。

DR模式的特点

1、调度器和真实服务器必须在同一网段
2、真实服务器的地址可以是内网也是公网，如果RIP是公网可以直接（没有人做公网）
3、vip地址在调度器上有，在真实服务器也需要配置
ARP根据mac地址，找到对应的ip地址，如果不配置调度服务器和真实服务器之间无法通信
修改内核的方式，让真实的物理地址来响应请求
4、所有真实服务器的网关不能指向到调度器的ip地址。真实服务器的服务器的数据不通过调度器进行转发

DR模式的配置

真实网卡
调度器和nginx2，nginx3
vim /etc/netplan/01-network-manager-all.yamlens38dhcp:noaddresses: [192.168.233.100/24]
netplan apply调度器
vim /etc/sysctl.confnet.ipv4.conf.all.send_redirects=0net.ipv4.conf.default.send_redirects=0net.ipv4.conf.ens37.send_redirects=0
sysctl -p
route add -host 192.168.42.100 dev ens38
ipvsadm -A -t 192.168.233.100:80 -s wrr
ipvsadm -a -t 192.168.233.100:80 -r 192.168.233.11:80 -g -w 3
ipvsadm -a -t 192.168.233.100:80 -r 192.168.233.12:80 -g -w 8nginx2和nginx3
vim /etc/sysctl.confnet.ipv4.conf.ens38.arp_ignore = 1net.ipv4.conf.ens38.arp_announce = 2net.ipv4.conf.ens38.arp_ignore = 1net.ipv4.conf.ens38.arp_announce = 2
sysctl -p
route add -host 192.168.233.100 dev ens38
systemctl restart nginx