认识LVS集群

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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。

认识 LVS 集群

NAT 模式
DR 直连路由
TUN 隧道模式

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

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 192.168.1.100：80 的请求，最终都被 NAT 模式转发给了 192.168.2.210 和2.220的 80 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