企业级LVS负载均衡原理及实现(DR、TUN模式)

1.负载均衡介绍

(1)什么是负载均衡
 负载均衡是由多台服务器以对称的方式组成一个服务器集合,每台服务器都具有等价的地位,都可以单独对外提供服务而无须其他服务器的辅助。
通过某种负载分担技术,将外部发送来的请求均匀分配到对称结构中的某一台服务器上,而接收到请求的服务器独立地回应客户的请求。均衡负载能够平均分配客户请求到服务器列阵,借此提供快速获取重要数据,解决大量并发访问服务问题。
(2)常见的负载均衡器
根据工作的协议层可划分为
四层负载均衡(位于内核层):根据请求报文中的目标地址和端口进行调度
七层负载均衡(位于应用层):根据请求报文的内容进行调度,这种调度属于“代理“的方式,如varnish
根据软硬件划分为
硬件负载均衡:
F5 的 BIG-IP;Citrix 的 NetScaler
软件负载均衡:
a.TCP 层:LVS,HaProxy,Nginx;
b.基于 HTTP协议:Haproxy,Nginx,ATS(Apache Traffic Server),squid,varnish;
c.基于 MySQL 协议:mysql-proxy

2.LVS基础

(1)LVS介绍

LVS是 Linux Virtual Server 的简称,也就是Linux虚拟服务器。LVS 可以达到的技术目标是:通过 LVS 达到的负载均衡技术和 Linux 操作系统实现一个高性能高可用的 Linux 服务器集群,它具有良好的可靠性、可扩展性和可操作性。从而以低廉的成本实现最优的性能。LVS 是一个实现负载均衡集群的开源软件项目,LVS架构从逻辑上可分为调度层、Server集群

(2)LVS工作原理
在这里插入图片描述
当客户端的请求到达负载均衡器的内核空间时,首先会到达PREROUTING链。
当内核发现请求数据包的目的地址是本机时,将数据包送往INPUT链。
LVS由用户空间的ipvsadm和内核空间的IPVS组成,ipvsadm用来定义规则,IPVS利用ipvsadm定义的规则工作,IPVS工作在INPUT链上,当数据包到达INPUT链时,首先会被IPVS检查,如果数据包里面的目的地址及端口没有在规则里面,那么这条数据包将经过INPUT链送至用户空间,交给用户空间的进程来处理。
如果数据包里面的目的地址及端口在规则里面,那么这条数据报文将被修改目的地址为事先定义好的后端服务器,并送往POSTROUTING链。
最后经由POSTROUTING链发往后端服务器

(3) LVS的组成

LVS 由2部分程序组成,包括 ipvs 和 ipvsadm。
ipvs(ip virtual server):一段代码工作在内核空间,叫ipvs,是真正生效实现调度的代码。
ipvsadm:另外一段是工作在用户空间,叫ipvsadm,负责为ipvs内核框架编写规则,定义谁是集群服务,而谁是后端真实的服务器(Real Server)

(4)LVS相关术语

DS:Director Server :指的是前端负载均衡器节点。
RS:Real Server:后端真实的工作服务器。
VIP:向外部直接面向用户请求,作为用户请求的目标的IP地址。
DIP:Director Server IP,主要用于和内部主机通讯的IP地址。
RIP:Real Server IP,后端服务器的IP地址。
CIP:Client IP,访问客户端的IP地址。

(5)lVS 后端服务器调度模式(根据LVS工作模式的不同,真实服务器会选择不同的方式将客户需要的数据发送给终端客户
1、LVS/NAT
2、LVS/DR
3、LVS/Tun
4、LVS/FULLNAT
(6)LVS的八种调度算法

1.轮询调度 rr

这种算法是最简单的,就是按依次循环的方式将请求调度到不同的服务器上,该算法最大的特点就是简单。轮询算法假设所有的服务器处理请求的能力都是一样的,调度器会将所有的请求平均分配给每个真实服务器,不管后端 RS 配置和处理能力,非

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