LVS服务的搭建之NAT模式、DR模式的搭建实战

news2024/9/22 1:23:01

# LVS的概述

1/什么是LVS

linux virtural server的简称，也就是linxu虚拟机服务器，使用lvs可以达到的技术目标是：通过linux达到负载均衡技术和linux操作系统实现一个高性能高可用的linux服务器集群，他具有良好的可靠性，可延展性和可操作性，从而以低廉的成本实现最优的性能，Lvs是一个实现负载均衡集群开源软件项目，lvs从逻辑上可以分为调度层，

server集群层和共享存储。

2、LVS调度算法

# 静态调度算法：

1)轮询：RR 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。

2)加权轮询

WRR 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。

3)目标地址hash

DH 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。

4)源地址hash

SH 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。

# 动态调度算法

1)Lc最少链接

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。

2)wlc加权最少链接

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。

3)sed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

4)nq从不排队调度算法

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

5) lblc基于本地最少链接

"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。

6)lblcr带复制的基于本地的最少链接

"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。

3、LVS的工作原理

1)当用户向负载均衡调度器（director server）发起请求，调度器将请求发往内核空间

2)prerouting链首先会接受到用户请求，判断目标ip确定是本机ip，将数据包发往input链

3)IPVS是工作在input链上的，当用户请求到达input时，ipvs会将用户请求和自己定义好的集群服务器进行比对，如果用户请求就是定义的集群服务，那么此时ipvs会强行修改数据包里的目标ip地址以及端口，并将新的数据包发往POSTROUTING链，

4)POSTROUTING链接收到数据包后，发现目标ip地址刚好是自己的后端服务器，那么通过选路，将数据包最终发送给后端服务器。

4、组成以及相关术语

1)组成

ipvs：ip virtual server,一段代码工作在内核空间，ipvs，是真正生效实现调度的代码

ipvsadm：另一段是工作在用户空间，ipvsadm，负责为ipvs内核框架编写规则，定义

谁是集群服务，谁是后端真正的服务器（real server）类似nginx中的upstrean

lvs组成=ipvsipv(内核，负载均衡调度代码)+sadm（ipvs管理器，负责均衡提供集群后端服务等信息）

2)术语

DS DIrector Server 前端负责均衡节点（负载均衡服务器）；RS real server 后端真实工作服务器（web服务器）

 vip向外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标ip地址（负载均衡的ip地址，提供给用户）

DIP Director Server Ip 和内部主机通讯的ip地址（负责与Real Server交互的内部Ip）

RIP Real Server Ip 后端服务器ip地址

CIP client IP 访问客户端ip地址

4、三种工作模式

1)LVS-NAT模式

2)LVS-DR模式

3)Lvs-Tun模式（隧道模式）

5、NAT 工作原理及特性

1)Rs应该是私有地址，Rs网关必须指向DIP，即要求DIP和RIP必须在同一个网段内

2)请求和响应报文都应该经过Director Server，高负载场景中Director Server容易成为性能瓶颈

3)支持端口映射

4)Rs可是使用任意操作系统

5)lvs-nt模式优点是配置简单，缺点是请求和响应都必须经过ds，容易成为性能瓶颈，希望有这样的模式：请求的时候使用input链进行负载均衡，响应的时候不要经过ds，直接由rs响应给客户端。在nat模式的时候，请求vip，接收vip的响应，构想一种请求vip，接受rip响应，但这是不允许的。于是便出现了DR模式。

NAT模式的搭建实战

主机名

功能

ds01

Director-serrver,ntp

内网dip(192.168.2.206)

外网vip(192.168.11.94)

web

Real-server

web1(192.168.2.200)

web2(192.168.2.201)

# 环境准备

# 配置vip（虚拟）网卡

=====web1的配置======

[root@web1 ~]#systemctl status firewalld

[root@web1 ~]#setenforce 0

[root@web1 ~]#yum -y install nginx

[root@web1 ~]#echo 'i am web1' > /usr/share/nginx/html/index.html

[root@web1 ~]#nginx

[root@web1 ~]#curl 192.168.2.200

i am web1

=====web2的配置======

[root@web2 ~]#yum -y install nginx

[root@web2 ~]#echo 'i am web2' > /usr/share/nginx/html/index.html

[root@web2 ~]#yum list installed|grep nginx

nginx.x86_64                          1:1.20.1-10.el7                  @epel    

nginx-filesystem.noarch               1:1.20.1-10.el7  

[root@web2 ~]#nginx                @epel

[root@web2 ~]# curl 192.168.2.201

i am web2

=====ds01的配置======

1、添加一块网卡，设置桥接模式，并且桥接到有网的适配器中，此时在虚拟主机中使用ifconfig无法找到新的网卡。

2、此时只能使用ip a s指令查看到新的ens36网卡，没有路由

[root@ds01 ~]# ip a s

1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000

    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00

    inet 127.0.0.1/8 scope host lo

       valid_lft forever preferred_lft forever

    inet6 ::1/128 scope host

       valid_lft forever preferred_lft forever

2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000

    link/ether 00:0c:29:f9:95:19 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

    inet 192.168.2.206/24 brd 192.168.2.255 scope global noprefixroute ens33

       valid_lft forever preferred_lft forever

    inet6 fe80::5197:3f3c:567d:1e19/64 scope link noprefixroute

       valid_lft forever preferred_lft forever

    inet6 fe80::b496:4fc:9c02:9127/64 scope link tentative noprefixroute dadfailed

       valid_lft forever preferred_lft forever

3: ens36: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000

    link/ether 00:0c:29:f9:95:23 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

[root@ds01 ~]# cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens36

3、编辑网卡配置，生成uuid，重启network服务

[root@ds01 ~]# uuidgen

87bd5ff3-52fb-49ce-9299-861b1132b23f  

[root@ds01 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens36

TYPE=Ethernet

BOOTPROTO=none

NAME=ens36

UUID=87bd5ff3-52fb-49ce-9299-861b1132b23f

DEVICE=ens33

ONBOOT=yes

IPADDR=192.168.11.94

[root@ds01 ~]#systemctl restart network

4、配置ipvs规则

# 查看所有的规则，如果已经配置好规则，重启之后也就没有了

[root@ds01 ~]# ipvsadm -Ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn

# 添加ipvs规则

[root@ds01 ~]# ipvsadm -A -t 192.168.11.94:80 -s r

[root@ds01 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.11.94:80 -r 192.168.2.200:80 -m

                                                 【公网ip】

[root@ds01 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.11.94:80 -r 192.168.2.201:80 -m

                                                【公网ip】   

[root@ds01 ~]#  ipvsadm -Ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP  192.168.11.94:80 rr

  -> 192.168.2.200:80             Masq    1      0          0         

  -> 192.168.2.201:80             Masq    1      0          0  

# ip转发            

[root@ds01 ~]# vim /etc/sysctl.conf

[root@ds01 ~]# sysctl -p

net.ipv4.ip_forward = 1

# 临时修改web1和web2的网关(重启后失效)，网关必须真实主机(rs ip)指向dip(调度器的对内ip192.168.2.206)，因为dip是作为网关存在的

[root@web1 ~]# yum -y install net-tools.x86_64

[root@web1 ~]# route del default

[root@web1 ~]# route add default gw 192.168.2.206

[root@web2 ~]# route del default

[root@web2 ~]# route add default gw 192.168.2.206

扩展：NAT模式的脚本

========ds脚本==========

#!/bin/bash

#配置网卡

echo TYPE="Ethernet" >> /etc/sysconfig/network

scripts/ifcfg-ens36

echo BOOTPROTO="none" >> /etc/sysconfig/network

scripts/ifcfg-ens36

read -p "router name:" router_name

echo NAME='"$rount_name"' >> /etc/sysconfig/network

scripts/ifcfg-ens36

uuidkey=$( uuidgen )

echo UUID='"$uuidkey"' >> /etc/sysconfig/network

scripts/ifcfg-ens36 >> /etc/sysconfig/network

scripts/ifcfg-ens36echo DEVICE='"$rount_name"' >> /etc/sysconfig/network

scripts/ifcfg-ens36

echo ONBOOT="yes" >> /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg

ens36

echo IPADDR=192.168.10.100 >> /etc/sysconfig/network

scripts/ifcfg-ens36

systemctl restart network

#安装ipvsadm

yum list installed|grep ipvsadm

if[ $? -ne 0 ];then

yum -y install ipvsadm

fi

#配置规则

read -p "vip:" vip

read -p "port:" port

read -p "rule:" s

ipvsadm -A -t $vip:$port -s $s

# ip forward

echo "net.ipv4.ip_forward=1" >/etc/sysctl.conf

sysctl -p

========rs脚本==========

#!/bin/bash

read -p "dip:" dip

# 设置网关

route del default

route add defualt gw $dip

DR模式的搭建实战

# 环境准备

  1. 主机准备：

主机名

功能

dr（调度器）

Director-serrver,ntp

内网dr(192.168.2.207)

外网vip(192.168.2.208)

web

Real-server

web1(192.168.2.200)

web2(192.168.2.201)

2、说明：

1)优点：DR模式性能更优，回路不经过ds

2)为了解决ip地址不兼容问题，需给三台主机都配置vip，需弱化web1和web2两台主机的vip，保证客户端虽然广播式发送arp请求寻找vip，但只希望得到ds主机的响应，即需要对rs的vip进行抑制(将rs的vip绑定点lo回路网卡上)，让ds的vip接收请求，rs的vip不接受请求。

3)ds和rs为了保证用户响应都要求配置统一的ip

4)由于rs是直接响应client，网关一定不能设置为ds的ip

# 在ds主机的ens33上挂一个vip(192.168.2.208)

[root@dr ~]# ifconfig ens33:0 192.168.2.208 broadcast 192.168.2.208 netmask 255.255.255.255 up

[root@dr ~]# ip a

.....

2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000

    link/ether 00:0c:29:e4:c6:0b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

inet 192.168.2.207/24 brd 192.168.2.255 scope global noprefixroute ens33

    【dip】

       valid_lft forever preferred_lft forever

inet 192.168.2.208/32 brd 192.168.2.208 scope global ens33:0

    【vip】,通用，此vip和rs上的vip相同

# 添加主机路由，保证其也能接收数据包

[root@dr ~]# route add -host 192.168.2.208 dev ens33:0

具体配置

======ds上的配置========

# 安装ipvsadm

[root@dr ~]# yum -y install ipvsadm.x86_64

[root@dr ~]# ipvsadm -Ln   # 查看是否存在规则

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn

[root@dr ~]# ipvsadm -C   #  清空之前的规则

[root@dr ~]# ipvsadm -A -t 192.168.2.208:80 -s rr

[root@dr ~]# ipvsadm -a -t 192.168.2.208:80 -r 192.168.2.200:80 -g    # -g 网关路由

                       【vip】             【web1】

[root@dr ~]# ipvsadm -a -t 192.168.2.208:80 -r 192.168.2.201:80 -g

                       【vip】            【web2】

# 设置规则

注意!!!：rs不再需要指定端口，dr不支持端口映射，vip上是80端口，-m nat -g gateway

======RS(web1、web2)上的配置========

# 在lo结构上挂载一个vip，编写配置文件（或编写脚本实现）抑制rs的vip接受请求

[root@web1 ~]# ifconfig lo:0 192.168.2.208 broadcast 192.168.2.208 netmask 255.255.255.255 up

# 设置主机路由

[root@web1 ~]# route add -host 192.168.2.208 dev lo:0

[root@web1 ~]# vim /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

[root@web1 ~]# vim arp.sh

#!/bin/bash

ifconfig lo:0 192.168.2.208 broadcast 192.168.2.208 netmask 255.255.255.255 up

route add -host 192.168.2.208 dev lo:0

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

[root@web1 ~]# source arp.sh

# 生成脚本传给web2主机

[root@web1 ~]# ls

anaconda-ks.cfg  arp_ignore~  arp.sh  soft

[root@web1 ~]# scp arp.sh root@192.168.2.201:~

[root@web2 ~]# ls

anaconda-ks.cfg  arp.sh  soft

[root@web2 ~]# source arp.sh

# 启动nginx服务做测试查看状态，注意跟nat模式不同，不能直接在dr主机上使用curl http://192.168.2.208进行访问

[root@web1 ~]# nginx

[root@web1 ~]# curl 192.168.2.200

i am web1

[root@web2 ~]# nginx

[root@web2 ~]# curl 192.168.2.201

i am web2

[root@dr ~]# ipvsadm -Ln --stats

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port               Conns   InPkts  OutPkts  InBytes OutBytes

  -> RemoteAddress:Port

TCP  192.168.2.208:80                   2        4        0      240        0

  -> 192.168.2.200:80                    1        2        0      120        0

  -> 192.168.2.201:80                    1        2        0      120        0

扩展：dr模式的脚本

========ds脚本==========

#!/bin/bash

#在ens33上挂载一个ip地址

read -p "vip:" vip

read -p "mac:" mac

read -p "num" num

ifconfig $mac:$num $vip broadcast $vip netmask

255.255.255.255

# 主机路由

route add -host $vip dev $mac:$num

#安装ipvsadm

yum list installed|grep ipvsadm

if [ $? -ne 0 ] ; then

yum -y install ipvsadm

fi

#配置规则（不需要设置ip_forword）

ipvsadm -C

read -p "rule:" rule

read -p "port:" port

ipvsadm -A -t $vip:$port -s $rule

read -p "rip1:" rip1

ipvsadm -a -t $vip:$port -r $rip1 -g

read -p "rip2:" rip2

ipvsadm -a -t $vip:$port -r $rip2 -g

========rs脚本==========

#!/bin/bash

#在ens33上挂载一个ip地址

read -p "vip:" vip

read -p "mac:" mac

read -p "num" num

ifconfig $mac:$num $vip broadcast $vip netmask

255.255.255.255

# 主机路由

route add -host $vip dev $mac:$num

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

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WMS助力企业数字化转型（七）

WMS助力企业数字化转型（七）

WMS系统可以帮助企业实现更精确的库存控制&#xff0c;避免库存积压和缺货现象。通过对历史数据的分析&#xff0c;企业可以预测需求趋势&#xff0c;优化库存结构&#xff0c;从而减少资金占用和运营成本。同时&#xff0c;WMS还支持与其他系统的无缝对接&#xff0c;如企业资…
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限时营销与开源AI智能名片O2O商城小程序的深度融合：重塑线上促销策略的新视角

限时营销与开源AI智能名片O2O商城小程序的深度融合：重塑线上促销策略的新视角

摘要&#xff1a;在数字化营销日益激烈的今天&#xff0c;限时促销活动作为吸引用户注意力、激发购买欲望的传统手段&#xff0c;面临着前所未有的挑战。随着线上营销活动的泛滥&#xff0c;消费者对传统折扣策略已逐渐产生疲劳与免疫。因此&#xff0c;探索一种更加高效、精准…
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开放式耳机最不伤耳吗？舒适度高的几款精选蓝牙耳机

开放式耳机最不伤耳吗？舒适度高的几款精选蓝牙耳机

开放式耳机对耳朵的伤害相对较小&#xff0c;但不能说它是最不伤耳的耳机。 与传统入耳式耳机相比&#xff0c;开放式耳机的优点在于不会深入耳道&#xff0c;减少了对耳朵的压迫感和耳道内的压力&#xff0c;佩戴起来更加舒适。同时&#xff0c;开放式设计允许空气流通&#…
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免费简单的制作3D卡通建模——Fuse软件和Readyplayer的使用介绍

免费简单的制作3D卡通建模——Fuse软件和Readyplayer的使用介绍

最终效果 文章目录 最终效果一、使用Fuse软件去Steam下载安装捏人选择身体部位自定义人物细节参数换装贴图修改导出OBJ文件即可 二、使用ReadyplayerReadyplayer官网地址选择从模板开始&#xff0c;或者拍照选择图片进行捏脸将模型导入Unity通过Readyplayer官方插件导入模型通过…
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白盒测试-发送请求-引出MockMvc源码类

白盒测试-发送请求-引出MockMvc源码类

白盒测试是什么&#xff1f; 一般是测开做白盒测试&#xff0c;研发做白盒 spring boot是和junit结合 原本是jmeter发请求&#xff0c;是看不到代码逻辑&#xff0c;有接口信息就可以实现 用测试代码发请求&#xff0c;能看到代码逻辑&#xff0c;比接口测试更全面&#xf…
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大恒相机通过Line2或Line3直接给出3.3V触发，形成分时曝光

大恒相机通过Line2或Line3直接给出3.3V触发，形成分时曝光

大恒相机通过Line2或Line3直接给出3.3V触发&#xff0c;形成分时曝光 一、分时曝光需求二、3.3V信号分时曝光设计 写在前面 上班了&#xff0c;没多少时间再去精度论文了&#xff0c;大多是项目上的事情。 一、分时曝光需求 一般的12V光源通过光源控制器与大恒相机Line1线连接…
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PDF转换器推荐：轻松将图片批量转为PDF

PDF转换器推荐：轻松将图片批量转为PDF

高质量的图片与文档管理已经逐渐成为了我们日常工作中不可或缺的一部分。为了防止图片在传输的过程中被压缩&#xff0c;我经常将他们转换为PDF格式。这次我给你推荐几个我常用的图片转PDF的小工具吧。 1.福昕PDF转换大师 链接一下>>https://www.pdf365.cn/pdf2word/ …
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