LVS+Nginx高可用集群---搭建高可用集群负载均衡

news2024/11/14 16:37:49

1.LVS简介

Lvs(Linux Virtual Server)：使用集群，对于整个用户来说是透明，用户访问的时候是单个高性能的整体。道理与nginx类似
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LVS网络拓扑图：是基于四层。
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用户通过浏览器发送请求，然后到达LVS.Lvs根据相应算法将请求发送到相应的真实的服务器上(RS).

2.为什么要使用LVS+NGINX

LVS基于四层，工作效率高：性能更高，接收到的请求是可以直接转发的。Nginx接收到请求后，还需要对请求进行相应的处理
单个nginx承受不了压力，需要集群。
LVS充当nginx集群的调度者：lvs不处理请求报文，相应效率更高
Nginx接受请求来回，LVS可以只接受不响应
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Lvs的RS(真实服务器)集群处理完毕请求以后，通过集群将结果直接返回给用户
RS就是nginx
LVS的核心模块是ipvs->vip:192.168.1.150

3.LVS三种模式

NAT模式：适用于并发量不大，使用虚拟ip。LVS是公网，可以ping通，类似于nginx
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TUN：ip隧道模式，需要为每个lvs配备网卡，RS是暴露在公网的，RS自己处理请求
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DR模式：RS通过路由转发，不暴露在公网
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4.搭建LVS-DR模式-配置LVS节点与ipvsadm

服务器与IP的约定：DIP与RIP的区别是在于nginx与lvs的功能不同
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配置的详细步骤：
前期准备：
服务器与ip规划：

LVS - 1台
VIP（虚拟IP）：192.168.1.150
DIP（转发者IP/内网IP）：192.168.1.151
Nginx - 2台（RealServer）
RIP（真实IP/内网IP）：192.168.1.171
RIP（真实IP/内网IP）：192.168.1.172
所有计算机节点关闭网络配置管理器，因为有可能会和网络接口冲突：

systemctl stop NetworkManager
systemctl disable NetworkManager

创建子接口：
进入到网卡配置目录，找到ens33：
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拷贝并且创建子接口：

cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:1
注：数字1为别名，可以任取其他数字都行
注：数字1为别名，可以任取其他数字都行
1
代码块
修改子接口配置： vim ifcfg-ens33:1

配置参考如下：
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注：配置中的 192.168.1.150 就是咱们的vip，是提供给外网用户访问的ip地址，道理和nginx+keepalived那时讲的vip是一样的。
重启网络服务，或者重启linux：
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重启成功后，ip addr 查看一下，你会发现多了一个ip，也就是虚拟ip（vip）
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安装ipvsadm
现如今的centos都是集成了LVS，所以ipvs是自带的，相当于苹果手机自带ios，我们只需要安装ipvsadm即可（ipvsadm是管理集群的工具，通过ipvs可以管理集群，查看集群等操作），命令如下：

yum install ipvsadm

安装成功后，可以检测一下：
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路由就是虚拟ip。VIP
阿里云服务器不支持虚拟ip，需要去购买官方提供的虚拟ip服务。
腾讯云支持虚拟ip，但是需要另外去购买，因为是建立在网卡之上，有成本，上限10.

5.搭建LVS-DR模式-为两台RS配置虚拟IP

配置虚拟网络子接口（回环接口）
进入到网卡配置目录，找到lo（本地环回接口，用户构建虚拟网络子接口），拷贝一份新的随后进行修改：
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修改内容如下：
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重启后通过ip addr 查看如下，表示ok：
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6.搭建LVS-DR模式-为两台RS配置ARP

arp-ignore:ARP响应级别(处理请求)：一般为1
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arp-announce:ARP通告行为(返回响应)：一般为2
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配置ARP
打开sysctl.conf:

vim /etc/sysctl.conf

配置所有网卡、默认网卡以及虚拟网卡的arp响应级别和通告行为，分别对应：all，default，lo：

# configration for lvs
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1

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

刷新配置文件：
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增加一个网关，用于接收数据报文，当有请求到本机后，会交给lo去处理：
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防止重启失效，做如下处理，用于开机自启动：

echo “route add -host 192.168.1.150 dev lo:1” >> /etc/rc.local
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7.搭建LVS-DR模式-验证ipvsadm配置集群规则

创建LVS节点，用户访问的集群调度者

ipvsadm -A -t 192.168.1.150:80 -s rr -p 5

-A：添加集群
-t：tcp协议
ip地址：设定集群的访问ip，也就是LVS的虚拟ip
-s：设置负载均衡的算法，rr表示轮询
-p：设置连接持久化的时间
创建2台RS真实服务器

ipvsadm -a -t 192.168.1.150:80 -r 192.168.1.171:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.1.150:80 -r 192.168.1.172:80 -g

-a：添加真实服务器
-t：tcp协议
-r：真实服务器的ip地址
-g：设定DR模式
保存到规则库，否则重启失效
ipvsadm -S

检查集群
查看集群列表
ipvsadm -Ln

查看集群状态
ipvsadm -Ln --stats

其他命令：

 重启ipvsadm，重启后需要重新配置
service ipvsadm restart
# 查看持久化连接
ipvsadm -Ln --persistent-conn
# 查看连接请求过期时间以及请求源ip和目标ip
ipvsadm -Lnc

# 设置tcp tcpfin udp 的过期时间（一般保持默认）
ipvsadm --set 1 1 1
# 查看过期时间
ipvsadm -Ln --timeout

更详细的帮助文档：

ipvsadm -h
man ipvsadm

8 . LVS负载均衡算法

LVS的负载均衡算法
静态算法
静态：根据LVS本身自由的固定的算法分发用户请求。

轮询（Round Robin 简写’rr’）：轮询算法假设所有的服务器处理请求的能力都一样的，调度器会把所有的请求平均分配给每个真实服务器。（同Nginx的轮询）

加权轮询（Weight Round Robin 简写’wrr’）：安装权重比例分配用户请求。权重越高，被分配到处理的请求越多。（同Nginx的权重）

源地址散列（Source Hash 简写’sh’）：同一个用户ip的请求，会由同一个RS来处理。（同Nginx的ip_hash）

目标地址散列（Destination Hash 简写’dh’）：根据url的不同，请求到不同的RS。（同Nginx的url_hash）

动态算法
动态：会根据流量的不同，或者服务器的压力不同来分配用户请求，这是动态计算的。

最小连接数（Least Connections 简写’lc’）：把新的连接请求分配到当前连接数最小的服务器。

加权最少连接数（Weight Least Connections 简写’wlc’）：服务器的处理性能用数值来代表，权重越大处理的请求越多。Real Server 有可能会存在性能上的差异，wlc动态获取不同服务器的负载状况，把请求分发到性能好并且比较空闲的服务器。

最短期望延迟（Shortest Expected Delay 简写’sed’）：特殊的wlc算法。举例阐述，假设有ABC三台服务器，权重分别为1、2、3 。如果使用wlc算法的话，当一个新请求进来，它可能会分给ABC中的任意一个。使用sed算法后会进行如下运算：

A：（1+1）/1=2
B：（1+2）/2=3/2
C：（1+3）/3=4/3
最终结果，会把这个请求交给得出运算结果最小的服务器。
最少队列调度（Never Queue 简写’nq’）：永不使用队列。如果有Real Server的连接数等于0，则直接把这个请求分配过去，不需要在排队等待运算了（sed运算）。

总结：
LVS在实际使用过程中，负载均衡算法用的较多的分别为wlc或wrr，简单易用。

对lvs集群的负载算法有一定的了解即可，因为你要和运维人员进行有效沟通；但是如果作为运维的话那么是要深入钻研LVS了，一个企业如果发展并且使用到LVS了，那么业务量是十分巨大的，并且也会有专门的运维团队来负责网络架构的。

9.搭建LVS-DR模式-验证DR模式，探讨LVS持久化机制

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LVS有持久化链接。ipvsadm -h:查询所有的命令

核心原因：man ipvsadm :默认的时间是300s
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修改有效时间：5秒的持久化时间
Ipvsadm -E -t 192.168.1.150:80 -s -rr -p 5
Ipsvadm -Ln:查看配置
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刷新地址还是没有什么用。实际上还有配置设置超时时间。
修改配置：ipsvadm --set 1 1 1，先不进行刷新
即可实现轮询，并且每次有效的时间为60s.
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刷新之后，网页发生变化。
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每次不超时，就会落在相应的节点上。
再次刷新，没有任何列表，访问172服务器。
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再次查询，172也可以查询得到，显示过期时间
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正常情况下都使用默认的设置

10.搭建keepalived+LVS+NGINX 高可用集群负载均衡-配置Master

Master相关配置：
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ipvsadm -C:清除之前的相关负载均衡的规则
查询清理的结果
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重启keepalived:systemctl restart keepalived

出现错误：之前配置的虚拟ip的ip地址是错误的。
192.168.1.150 80
Backup的配置基本同上。

测试LVS:
检测方式：先停掉Master上的keepalived。Backup上虚拟ip生效。访问页面没有问题。
重新打开Master上的keepalived。Backup的虚拟ip没有了。
前端界面访问一直没有问题.

测试nginx：
关闭171进行测试。用户请求只能访问到172.
通过LVS检查结果。
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恢复171后。
测试完成

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