lvs+keepAlived→效率最高的負載均衡

一、簡介

1. 負載均衡的型別

負載均衡可以採用硬體裝置（例如常常聽見的 F5），也可以採用軟體負載
商用硬體負載裝置成本通常較高（一臺幾十萬甚至上百萬），所以一般情況下會採用軟體負載
軟體負載解決的兩個核心問題是：選誰、轉發，其中最著名的是 lvs

2. lvs 是什麼？

英文全稱是 Linux Virtual Server，即 Linux 虛擬伺服器
由章文嵩博士發起的自由軟件項目，它的官方站點是 www.linuxvirtualserver.org
Linux2.4 核心以後，LVS 已經是 Linux 標準核心的一部分
可以將請求分發給後端真實伺服器處理
有許多比較著名網站和組織都在使用 LVS 架設的叢集系統，例如：Linux 的入口網站（www.linux.com）、向 RealPlayer 提供音訊視訊服務而聞名的 Real 公司（www.real.com ）、全球最大的開源網站（sourceforge.net）等
提供了多種排程演算法

輪詢排程（Round-Robin Scheduling）
加權輪詢排程（Weighted Round-Robin Scheduling）
最小連線排程（Least-Connection Scheduling）
加權最小連線排程（Weighted Least-Connection Scheduling）
基於區域性性的最少連結（Locality-Based Least Connections Scheduling）
帶復制的基於局部性最少鏈接（ Locality-Based Least Connections with Replication Scheduling）
目標地址雜湊排程（Destination Hashing Scheduling）
源地址雜湊排程（Source Hashing Scheduling）
最短預期延時排程（Shortest Expected Delay Scheduling）
不排隊調度（ Never Queue Scheduling ）對應: rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq

有三種轉發規則

NAT：簡單理解，就是資料進出都通過 LVS，效能不是很好。
TUNL：簡單理解：隧道
DR:最高效的負載均衡規則

3. lvs 的體系結構

最前端的負載均衡層，用 Load Balancer 表示
中間的伺服器叢集層，用 Server Array 表示
最底端的資料共享儲存層，用 Shared Storage 表示
在使用者看來，所有的內部應用都是透明的，使用者只是在使用一個虛擬服務器提供的高效能服務

4. keepAlived 是什麼？

因為所有的請求都要經過負載均衡，所以負載均衡必然是非常重要，不能掛掉，說白了就是要 keep the lvs alived。
提供的功能就是可以配置 2 臺 LVS，一臺主機，一臺備機。並且檢測任何一個節點是否還活著。

5. lvs 的優點？

抗負載能力強，因為 lvs 工作方式的邏輯是非常之簡單，而且工作在網路 4 層僅做請求分發之用，沒有流量，所以在效率上基本不需要太過考慮。
有完整的雙機熱備方案，當節點出現故障時，lvs 會自動判別，所以系統整體是非常穩定的。
基本上能支援所有應用，因為 lvs 工作在 4 層，所以它可以對幾乎所有應用做負載均衡，包括 http、資料庫、聊天室等等。

6. lvs 負載均衡機制

lvs 是四層負載均衡，也就是說建立在 OSI 模型的第四層——傳輸層之上
傳輸層上有 TCP/UDP，lvs 支援 TCP/UDP 的負載均衡
因為 LVS 是四層負載均衡，因此它相對於其它高層負載均衡的解決辦法，比如 DNS 域名輪流解析、應用層負載的排程、客戶端的排程等，它的效率是非常高的
lvs 的轉發可以通過修改 IP 地址實現（NAT 模式）
lvs 的轉發還可以通過修改直接路由實現（DR 模式）

7. lvs 與 nginx 對比？

負載度 lvs 優於 nginx
穩定度 lvs 優於 nginx
伺服器效能要求 lvs 優於 nginx
網路層數的效率 lvs 優於 nginx  網路七層：應用層、會話層、表示層、傳輸層、網路層、鏈路層、物理層
功能多少 nginx 優於 lvs

8. lvs+keepAlived 的應用場景？

大型網站負載均衡

二.lvs搭建

1.規劃

2臺webserver

1臺主lvs

1臺備lvs

2.兩臺webServer的配置

（1）線上安裝httpd，第一臺和第二臺都執行

（2）設定開機自啟動

（3）開啟http伺服器

（4）通過瀏覽器訪問http伺服器，預設埠是80

（5）建立html檔案，寫入內容，區分兩個節點

（6）建立檔案並寫入如下內容

#!/bin/bash  
#description : start realserver  
SNS_VIP=192.168.20.50 #定義了一個VIP變數，必須跟真是服務在一個網段
/etc/rc.d/init.d/functions  
case "$1" in  
start)  
echo " start LVS of REALServer"  
/sbin/ifconfig lo:0 $SNS_VIP broadcast $SNS_VIP netmask 255.255.255.255 up  #增加一個本地路由 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  
;;  
stop)  
/sbin/ifconfig lo:0 down  
echo "close LVS Directorserver"  
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore  
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce  
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore  
echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce  
;;  
*)  
echo "Usage: $0 {start|stop}"  
exit 1  
esac

（7）給指令碼賦許可權

（8）啟動指令碼

（9）用ifconfig檢視效果

（10）第二臺http也同樣做上面步驟，增加路由，SNS_VIP要跟第一臺一樣

（11）檢視系統核心版本，2.4以後就有lvs，不用安裝

（12）lvs的機器安裝keepalived，做心跳檢查用的

（13）檢視配置檔案安裝位置

（14）建立並覆蓋上面的配置檔案

（15）編輯剛建立的檔案，加入以下內容

global_defs {                       
#   notification_email {             
#   }
#   smtp_connect_timeout 30
        router_id LVS_DEVEL             
}
vrrp_instance VI_1 {            
        state MASTER     #配置LVS是主機的狀態        
        interface eno16777736     #配置LVS機器對外開放的IP       
        virtual_router_id 51        
        priority 100                  
        advert_int 1           
        authentication {        
                auth_type PASS
                auth_pass 1111
        }
        virtual_ipaddress {         
                192.168.20.50    #LVS的對內IP
        }
}
virtual_server 192.168.20.50 80 {
        delay_loop 6           
        lb_algo wrr            
        lb_kind DR         #使用LVSDR模式                 
        nat_mask 255.255.255.0   
        persistence_timeout 0    
        protocol TCP                          
        real_server 192.168.20.233 80 {    #真實服務的IP 
                weight 1        #配置加權輪詢的權重             
                TCP_CHECK {                     
                        connect_timeout 10   
                        nb_get_retry 3
                        delay_before_retry 3
                        connect_port 80
                }
        }
        real_server 192.168.20.203 80 {
                weight 2
                TCP_CHECK {
                        connect_timeout 10
                        nb_get_retry 3
                        delay_before_retry 3
                        connect_port 80
                }
        }
}

（16）開啟LVS機器的keepalived

3.LVS測試

（1）轉發，訪問虛擬IP，真是伺服器提供服務，為了解決瀏覽器快取看不到效果的問題，訪問的URL後加 a=Math.random() 隨機數

（2）故障移除，停其中一個服務，認為down掉了

（3）故障恢復自動新增

4.LVS備機搭建

（1）步驟同主機搭建，一直到配置檔案，如下

global_defs {

# notification_email {

# }

# smtp_connect_timeout 30

router_id LVS_DEVEL

}

vrrp_instance VI_1 {

state BACKUP #配置LVS是主機的狀態

interface eno16777736 #配置LVS機器對外開放的IP

virtual_router_id 51

priority 100

advert_int 1

authentication {

auth_type PASS

auth_pass 1111

}

virtual_ipaddress {

192.168.20.50 #LVS的對內IP

}

virtual_server 192.168.20.50 80 {

delay_loop 6

lb_algo wrr

lb_kind DR #使用LVSDR模式

nat_mask 255.255.255.0

persistence_timeout 0

protocol TCP

real_server 192.168.20.233 80 { #真實服務的IP

weight 1 #配置加權輪詢的權重

TCP_CHECK {

connect_timeout 10

nb_get_retry 3

delay_before_retry 3

connect_port 80

}

real_server 192.168.20.203 80 {

weight 2

TCP_CHECK {

connect_timeout 10

nb_get_retry 3

delay_before_retry 3

connect_port 80

}

5.LVS主備測試

（1）主LVS模擬掛掉

（2）測試後，證明主備自動切換，LVS高可用

（3）主LVS啟動，自動上位