lvs集群

2024-07-11 07:15:47

1、定义

lvs：linux virtual server

在linux的内核层面实现负载均衡的软件

2、主要作用

将多个后端服务器组成一个高可用、高性能的服务器集群，通过负载均衡的算法将客户端的请求分发到后端的服务器上，来实现高可用和负载均衡

阿里的SLB（server load balance）：lvs+keepalive来实现的

3、集群和分布式

3.1应对系统的拓展方式

垂直扩展：向上扩展，增强，性能更强的计算机。有瓶颈，计算机本身设备的限制，硬件本身的性能瓶颈

水平扩展：向外扩展，增加设备，可以并行运行多个服务，依靠网络解决内部通信的问题。cluster集群

集群：为了解决某个特定的问题，将多台计算机组合起来形成的单个系统

3.2集群的类型

LB：load balance负载均衡集群，多个主机组成，每个主机只承担一部分的访问请求

HA：high availablity高可用，在设计系统时，采取一定的措施确保系统当中某一组件或者部分出现故障，整个系统依然能够正常运行。为了维护整个系统的可用性、可靠性、容错性

HPC：high-performance computing高性能，对响应时间、处理能力，要求更高

3.3系统可靠性指标

MTBF：Mean Time Between Failture 平均无故障时间

MTTR：Mean Time To Repair 平均故障恢复时间

A=MTBF/(MTBF+MTTR)

A指标范围：0-1，A指标就是系统可用性的度量，0表示系统越不可用，1表示系统越可用

A指标要无限接近于1

都是以小时为单位

停机时间：

计划内时间，可以忽略不计，但是现在也算在内

计划外时间，故障时间，从故障发生到故障解决的总时间，尤其是运维，计划外时间是我们必须要关注的一个指标

4、lvs适用场景

小集群不需要使用lvs（可以用nginx），大集群使用lvs

5、lvs集群中的术语

VS：virtual server，lvs服务的逻辑名称，也就是我们在外部访问lvs集群时使用的ip地址和端口

DS：director server，lvs集群中的主服务器，也就是调度器（nginx的代理服务器），是集群的核心

调度器就是用来接收客户端的请求转发到后端的服务器

RS：real server，lvs集群中的真实服务器，后端服务器，用来接收DS调度器转发来的请求并且响应结果

CIP：client ip，客户端的ip地址，发起请求的客户端地址

VIP：virtual ip，lvs集群使用的ip地址，对外提供集群访问的虚拟ip地址

DIP：director ip，调度器在集群当中的地址，用于和RS进行通信

RIP：real ip，后端服务器在集群当中的ip地址

6、lvs的工作方式

6.1NAT模式

由调度器响应给客户端，是常用的lvs模式之一

在NAT模式下，lvs会将来自客户端的请求报文中的目标ip地址和端口修改为lvs内部的ip地址和端口，然后把请求转发到后端服务器。

响应结果返回客户端的过程中，响应报文经过lvs的处理，把目标ip和端口修改成客户端的ip和端口

6.1.1好处

对于客户端来说，请求的目标地址始终不变，客户端的配置不需要做特殊修改，只是调度器在对ip地址和端口进行转换，后端的服务器也不需要更改任何配置

6.1.2缺点

性能损失，请求和响应都需要调度器做地址转换，会影响性能

NAT模式只能有一个调度器，如果调度器故障，整个集群就不能正常工作

NAT模式就是地址转换：

内网——外网，转换的源ip snat

外网——内网，转换的目的地址 dnat

6.2DR模式

直接路由模式，由真实服务器直接响应给客户端

6.3TUN模式

隧道模式

常用的模式：NAT和DR

7、lvs的工具

ipvsadm工具，用来配置和管理lvs集群的工具

-A：添加虚拟服务器 vip

-D：删除虚拟服务器地址

-s：指定负载均衡的调度算法

算法：rr默认，轮询

加权轮询，wrr

最小连接：lc

加权最小连接：wlc
#创建vip地址的时候才能指定负载均衡算法，不是在真实服务器添加算法。没有办法修改，只有推倒重来

-a：添加真实服务器

-d：删除真实服务器

-t：指定vip地址和端口

-r：指定rip的地址和端口

-m：使用NAT模式

-g：使用DR模式

-i：使用隧道模式

-w：设置权重

-p：设置连接保持时间

-l：列表查看

-n：数字化展示

8、实验

添加一个新的网卡ens36，关闭防火墙，安装ipvsadm

配置调度器的网卡

ens33

ens36

修改nginx1的网关，然后重启

nginx2的网关

更改nginx的访问页面

nginx1

nginx2

都可以正常访问

调度器的地址转换

[root@localhost network-scripts]# iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.230.0/24 -o ens36 -j SNAT --to 12.0.0.1
#指定nat表，添加POSTROUTING，指定源192.168.230.0/24，指定出的设备ens36，控制类型是SNAT，都转换成12.0.0.1

配置ipvsadm

先清空ipvsadm原有的策略

[root@localhost opt]# ipvsadm -C

先添加虚拟服务器的ip和端口

[root@localhost opt]# ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
#添加指定的VIP地址12.0.0.1:80，指定算法默认是轮询

添加真实服务器

[root@localhost opt]# ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.230.60:80 -m
[root@localhost opt]# ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.230.70:80 -m
#指定VIP地址是12.0.0.1:80，真实服务器地址192.168.230.60/70:80，指定模式为NAT模式

查看

[root@localhost opt]# ipvsadm -ln

做完之后保存，然后重启

[root@localhost opt]# ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm

[root@localhost opt]# systemctl restart ipvsadm

重启之后地址变了

只能删除策略

[root@localhost opt]# ipvsadm -D -t 127.0.0.1:80

重新添加

[root@localhost opt]# ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
[root@localhost opt]# ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.230.60:80 -m
[root@localhost opt]# ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.230.70:80 -m

重启并保存

开启路由转发功能

[root@localhost opt]# vim /etc/sysctl.conf

[root@localhost opt]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1

访问正常

修改客户端的网卡，否则无法访问

客户端访问正常

访问日志

加权轮询

先删除策略

[root@localhost opt]# ipvsadm -D -t 12.0.0.1:80

添加虚拟服务器和真实服务器

[root@localhost opt]# ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s wrr
[root@localhost opt]# ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.230.60:80 -m -w 2
[root@localhost opt]# ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.230.70:80 -m -w 3
#算法wrr，权重变了

nginx2的权重大一些，轮询到2的几率会大一些

加权最小连接wlc