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认识LVS集群

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一、LVS集群介绍

​LVS(linux virtual server)即linux虚拟服务器,由章文嵩博士主导开发的开源负载均衡项目,从2.6内核开始已经被集成到linux内核模块中了,该项目在linux内核中实现了基于IP的数据请求负载均衡调度方案,终端互联网用户从外部访问公司的外部负载均衡服务器,终端用户的web请求会发送给LVS调度器,调度器根据自己预设的算法决定将该请求发送给后端的某台web服务器,如果后端的所有web服务器存储的内容时相同的,那么用户不管访问哪台真实的web服务器得到的内容也都是相同的,所以整个集群对于用户而言是透明的。最后根据工作模式不同,真实服务器会选择不同的方式将用户需要的数据发送给终端用户。

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1.1、LVS的三种模式

  • NAT模式
  • DR直连路由
  • TUN隧道模式

1.2、LVS负载均衡调度算法

分发算法介绍
分发算法其实就是分发器如何将用户请求分发给数据服务器,让数据服务器来处理。比如:

幼儿园里老师分苹果

  • 老师就是分发器:他来决定给小朋友们如何发苹果
  • 苹果就是用户请求
  • 小朋友就是数据服务器,负责来处理苹果

根据前面的介绍,我们了解了LVS的三种模式,但是不管使用哪种模式,调度器进行调度的策略与算法都是LVS的核心技术,LVS在内核中主要实现了八种调度算法

1.2.1、轮询 rr
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。

1.2.2、加权轮询 wrr
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能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。

1.2.3、最小连接 lc
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。

1.2.4、加权最小连接 wlc
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。

1.2.5、基于局部的最小连接 lblc
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。

1.2.6、带复制的基于局部性最少链接 lblcr
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。

1.2.7、目标地址散列 dh
目标地址散列”调度算法根据请求的目标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。

1.2.8、源地址散列 sh
源地址散列”调度算法根据请求的源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。

一般情况 rr wrr lc wlc适用于静态网站,lblc sh dh适用于动态网站

二、集群部署工具-ipvsadm介绍

LVS已经集成在linux内核模块中,但整个LVS环境又分为内核层与用户层,内核层负责核心算法的实现,用户层需要安装ipvsadm工作,通过命令将管理员需要的工作模式与实现算法传递给内核来实现,在CentOS8的光盘镜像中已经包含了相关的软件包,我们可以使用dnf安装

[root@zutuanxue ~]# dnf install ipvsadm -y

安装完成之后会生成一个同名的命令工具,我们需要使用该命令来配置LVS和算法

用法 ipvsadm 选项 服务器地址 -s 算法 ipvsadm 选项 服务器地址 -r 真是服务器地址 [工作模式] [权重] 选项 A 添加一个虚拟服务器 E 编辑一个虚拟服务器 D 删除一个虚拟服务器 C 清空虚拟服务器列表 R 从标准输入中还原虚拟服务器规则 S 将虚拟服务器规则保存至标准输出 a 添加一个真实服务器 e 编辑一个真实服务器 d 删除一个真实服务器 l/L 查看分发列表 t 使用tcp协议 u 使用udp协议 s 指定算法 r 设置真实服务器的IP地址和端口信息 g DR模式 i tun模式 m nat模式 w 设置真实服务器的权重 c 查看连接状态,需要配合L使用 n 以数字形式输出 比如,添加一个虚拟服务器,算法为rr,所有使用tcp协议访问192.168.1.10080的请求,最终都被NAT模式转发给了192.168.2.2102.22080端口 [root@zutuanxue ~]# ipvsadm -A -t 192.168.1.100:80 -s rr [root@zutuanxue ~]# ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.2.210:80 -m [root@zutuanxue ~]# ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.2.220:80 -m 查看规则 [root@zutuanxue ~]# ipvsadm -l IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn TCP localhost.localdomain:http rr -> 192.168.2.210:http Masq 1 0 0 -> 192.168.2.220:http Masq 1 0 0 [root@zutuanxue ~]# ipvsadm -ln IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn TCP 192.168.1.100:80 rr -> 192.168.2.210:80 Masq 1 0 0 -> 192.168.2.220:80 Masq 1 0 0 查看调度状态 [root@zutuanxue ~]# ipvsadm -lnc IPVS connection entries pro expire state source virtual destination TCP 00:20 TIME_WAIT 192.168.1.100:36916 192.168.1.100:80 192.168.2.220:80 TCP 01:09 TIME_WAIT 192.168.1.100:36922 192.168.1.100:80 192.168.2.210:80 TCP 00:20 TIME_WAIT 192.168.1.100:36918 192.168.1.100:80 192.168.2.210:80 TCP 00:25 TIME_WAIT 192.168.1.100:36920 192.168.1.100:80 192.168.2.220:80 TCP 01:40 TIME_WAIT 192.168.1.100:36924 192.168.1.100:80 192.168.2.220:80 TCP 14:57 ESTABLISHED 192.168.1.100:36926 192.168.1.100:80 192.168.2.210:80 删除真实服务器 [root@zutuanxue ~]# ipvsadm -d -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.2.220 [root@zutuanxue ~]# ipvsadm -ln IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn TCP 192.168.1.100:80 rr -> 192.168.2.210:80 Masq 1 0 2 备份规则 [root@zutuanxue ~]# ipvsadm -S > /tmp/ipvs.bak 清空规则 [root@zutuanxue ~]# ipvsadm -C 还原规则 [root@zutuanxue ~]# ipvsadm -R < /tmp/ipvs.bak 修改算法 [root@zutuanxue ~]# ipvsadm -E -t 192.168.1.100:80 -s wrr
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