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
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