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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)

作者:佚名 来源:网络整理 2013-1-5

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:

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:

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:

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:

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

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):

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:

进行第二次访问,如下图所示:

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:

(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

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