LVS负载均衡概念及DR模型的配置

一、负载均衡的分层结构

第一层：负载调度器，这是访问整个集群系统的唯一入口，对外使用所有服务器共有的VIP地址。通常会配置主、备两台调度器实现热备份。
第二层：服务器池，集群所提供的应用服务由服务器池承担，其中的每个节点具有独立的RIP地址，只处理调度器分发过来的客户机请求。当某个节点暂时失效时，负载均衡器的容错机制会将其隔离，等待错误排除后再重新纳入服务器池。
第三层：共享存储，为服务器池中的所有节点提供稳定、一致的文件存取服务，确保整个集群的统一性。


二、负载均衡的工作模式
1、NAT模式(网络地址转换)：这是一种外网和内网地址映射的技术，在这种工作模式下，数据的进出都要经过LVS负载均衡器。LVS需要作为真实服务器(Real Server)的网关。当数据包到达LVS时，LVS要做目标地址转换(DNAT)，将目标IP改为真实服务器(Real Server)的IP。真实服务器接到数据包后进行处理，在响应时，源IP地址是真实服务器自身IP，而目标地址则直接定义为客户端的IP。然后真实服务器把响应数据包发送给LVS进行中转，LVS会做源地址转换(SNAT)，把数据包的源IP地址改为VIP。在客户端看来，这个数据包就是LVS直接发送给它的，客户端感知不到真实服务器(Real Server)的存在。



2、Tunnel模式(IP隧道模式)：隧道模式就是，把客户端发来的数据包，封装一个新的IP头标记(仅目的IP)发给RS,RS收到后,先把数据包的头解开,还原数据包,处理后,直接返回给客户端,不需要再经过负载均衡器｡注意,由于RS需要对负载均衡器发过来的数据包进行还原,所以说必须支持IPTUNNEL协议｡所以,在RS的内核中,必须编译支持IPTUNNEL这个选项。

3、DR模式(直接路由模式)：这种模式下客户端发来的请求也是由LVS接收，但是真实服务器在返回响应数据包时直接返回给客户端，不经过LVS。当用户发送请求时，源IP是client_IP，目标地址是LVS_VIP，当LVS将数据包转发给真实服务器处理后，返回时的源IP是Real_IP，目标IP是client_IP，因为客户端没有请求Real_IP，这样直接返回的数据包是不被客户端接收的，所以还是需要使用VIP来响应请求。DR模式下，LVS服务器需要配置一个VIP和DIP，真实服务器需要配置RIP和VIP(和调度服务器的VIP一致)，但是真实服务器的VIP是隐藏的(因为会造成地址冲突)，不会应答广播，只在响应客户端的时候作为源地址使用。当请求到达LVS服务器时，LVS会将目标的MAC地址改为某台真实服务器的MAC地址，该请求数据包就会被转发到相应的真实服务器来处理，此时的源IP和目标IP都没变。当真实服务器发送响应数据包时，只需要直接返回到客户端即可(因为此时源地址是VIP，目标地址是client_IP)，不需要再经过LVS服务器。



三、LVS的负载调度算法(举四个比较常用的算法)
1、轮询：将收到的请求访问按照顺序轮流分配给集群中的各节点，均等地对待每一台服务器，而不管服务器实际的连接数和负载。

2、加权轮询：根据实际服务器的处理能力轮流分配收到的访问请求，调度器可以自动查询各节点的负载情况，并动态调整其权重。这样可以保证处理能力强的服务器承担更多的访问流量。
3、最少连接：根据真实服务器已建立的连接数进行分配，将收到的访问请求优先分配给连接数最少的节点。如果所有的服务器节点性能差不多，采用这种方式可以更好地负载均衡。
4、加权最少连接：在服务器节点性能差异较大的情况下，可以为真实服务器自动调整权重，权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载。
注意：在配置LVS负载均衡时，rr表示轮询算法、wrr表示加权轮询、lc表示最少连接、wlc表示加权最少连接。
四、DR模式的配置
实验环境：CentOS6.8虚拟机三台，其中一台调度器和两台web服务器
调度器IP：192.168.200.101(eth0)/VIP：192.168.200.102(eth0:0)
web1IP：192.168.200.103(eth0)/VIP：192.168.200.102(lo:0)
web2IP：192.168.200.104(eth0)/VIP：192.168.200.102(lo:0)

步骤一：LVS调度器安装ipvsadm管理工具
[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm
步骤二：配置调度器IP
[root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@localhost network-scripts]# cp ifcfg-eth0 ifcfg-eth0:0
[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-eth0
DEVICE=eth0
TYPE=Ethernet
ONBOOT=yes
NM_CONTROLLED=no
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.200.101
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.200.1
DNS1=202.106.0.20

[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-eth0:0
DEVICE=eth0:0
TYPE=Ethernet
ONBOOT=yes
NM_CONTROLLED=no
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.200.102
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.200.1
DNS1=202.106.0.20
[root@localhost network-scripts]# ifup eth0:0
步骤三：配置sysctl.conf参数
[root@localhost ~]# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.eth0.send_redirects = 0
[root@localhost ~]# sysctl -p
步骤四：配置负载策略
[root@localhost ~]# service ipvsadm stop //清除原有的策略
[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 192.168.200.102:80 -s rr //创建虚拟服务器，针对VIP为192.168.200.102，端口为80的集群提供分流服务
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.200.102:80 -r 192.168.200.103:80 -g -w 1 //添加web服务器，-a表示添加真实服务器，-t指定VIP及端口，-r指定web服务器IP及端口,-w表示权重
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.200.102:80 -r 192.168.200.104:80 -g -w 1 //-g表示DR模式，-m表示NAT模式，-i表示TUN模式
[root@localhost ~]# service ipvsadm save //保存策略
步骤五：配置web服务器IP地址(两个节点步骤一样，只是eth0端口的IP不同，VIP都一样)
[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-eth0
DEVICE=eth0
TYPE=Ethernet
ONBOOT=yes
NM_CONTROLLED=no
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.200.103
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.200.1
DNS1=202.106.0.20
[root@localhost network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
[root@localhost network-scripts]# cat ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.200.102
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes
[root@localhost network-scripts]# ifup l0:0
[root@localhost ~]# route add -host 192.168.200.102 dev lo:0 //也可以把此语句添加到rc.local文件
步骤六：调整sysctl.conf参数
[root@localhost ~]# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
[root@localhost ~]# sysctl -p

步骤七：测试
[root@localhost ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.200.102:80 rr
-> 192.168.200.103:80 Route 1 0 0
-> 192.168.200.104:80 Route 1 0 0

也可以在两台web服务器上部署httpd服务，编写两个不同的页面，然后在浏览器上对VIP进行访问，刷新浏览器会发现轮询的效果。