LVS负载均衡

目录

一、What’s the LVS？

1、LVS（Linux Virtual Server，负载调度器）

2、LVS如何工作

二、LVS工作模式

1、LVS-NAT

2、LVS-TUN

3、LVS-DR

三、LVS的使用

1、LVS负载均衡调度算法

（1）.轮询调度

（2）.加权轮询调度

（3）.最小连接调度

（4）.加权最小连接调度

2、ipvsadm工具选项

 四、NAT模式LVS负载均衡部署

 1、LVS-NAT的NFS共享服务器

3、LVS-NAT负载调度器

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 3、LVS-NAT节点服务器

4、LVS-NAT客户机测试

五、DR模式LVS负载均衡部署

1、LVS-DR的特点

2、部署

3、LVS-DR的nfs服务器

4、LVS-DR节点服务器

6、LVS-DR负载调度器

7、LVS-DR客户端测试

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一、What’s the LVS？

1、LVS（Linux Virtual Server，负载调度器）

  LVS（Linux Virtual Server）即Linux虚拟服务器，是由章文嵩博士主导的开源负载均衡项目，目前LVS已经被集成到Linux内核模块中。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，其体系结构如图1所示，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，比如，轮询算法可以将外部的请求平均分发给后端的所有服务器，终端用户访问LVS调度器虽然会被转发到后端真实的服务器，但如果真实服务器连接的是相同的存储，提供的服务也是相同的服务，最终用户不管是访问哪台真实服务器，得到的服务内容都是一样的，整个集群对用户而言都是透明的。

内核集成,阿里的四层SLB(Server Load Balance)是基于LVS+keepalived实现.

整个SLB系统由3部分构成:

四层负载均衡  采用开源软件LVS (linux virtual server)，并根据云计算需求对其进行了定制化;该技术已经在阿里巴巴内部业务全面上线应用2年;

七层负载均衡和控制  采用开源软件Tengine;该技术已经在阿里巴巴内部业务全面上线应用3年多;

控制系统   用于配置和监控负载均衡系统;

2、LVS如何工作

LVS根据请求报文的目标IP和目标协议及端口将其调度转发至某RS，根据调度算法来挑选RS。LVS是内核级功能，工作在INPUT链的位置，将发往INPUT的流量进行“处理”

VS：Virtual Server，Director Server(DS), Dispatcher(调度器)，Load Balancer（lvs服务器）

RS：Real Server(lvs), upstream server(nginx), backend server(haproxy)（真实服务器）

CIP：Client IP

VIP：Virtual serve IP VS外网的IP

DIP：Director IP VS内网的IP

RIP：Real server IP （真实IP）

二、LVS工作模式

LVS的工作模式：

• LVS-NAT：net address translate 修改请求报文的目标IP,多目标IP的DNAT

• LVS-DR：direct routing 操纵封装新的MAC地址（直接路由）

• LVS-TUN：隧道模式

1、LVS-NAT

本质是多目标IP的DNAT，通过将请求报文中的目标地址和目标端口修改为某处的RS的RIP和PORT实现转发

（1）RIP和DIP应在同一个IP网络，且应使用私网地址；RS的网关要指向DIP

（2）请求报文和响应报文都必须经由Director转发，Director易于成为系统瓶颈

（3）支持端口映射，可修改请求报文的目标PORT

（4）VS必须是Linux系统，RS可以是任意OS系统
 

2、LVS-TUN

（1）RIP和DIP可以不处于同一物理网络中，RS的网关一般不能指向DIP,且RIP可以和公网通信。也就是说集群节点可以跨互联网实现。DIP, VIP, RIP可以是公网地址。

（2）RealServer的通道接口上需要配置VIP地址，以便接收DIP转发过来的数据包，以及作为响应的报文源IP。

（3）DIP转发给RealServer时需要借助隧道，隧道外层的IP头部的源IP是DIP，目标IP是RIP，而RealServer响应给客户端的IP头部是根据隧道内层的IP头分析得到的，源IP是VIP，目标IP是CIP

（4）请求报文要经由Director，但响应不经由Director,响应由RealServer自己完成

（5）不支持端口映射

（6）RS的OS须支持隧道功能

3、LVS-DR

（1）采用半开放式的网络结构，与 TUN模式的结构类似，但各节点并不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络。

（2）负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的 IP 隧道

（3）直接路由，LVS默认模式,应用最广泛,通过请求报文重新封装一个MAC首部进行转发，

（4）源MAC是DIP所在的接口的MAC，目标MAC是某挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址；

（5）源IP/PORT，以及目标IP/PORT均保持不变

三、LVS的使用

1、LVS负载均衡调度算法

（1）.轮询调度

轮询调度（Round Robin 简称'RR'）算法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实现简单。轮询算法假设所有的服务器处理请求的能力都一样的，调度器会将所有的请求平均分配给每个真实服务器。

（2）.加权轮询调度

加权轮询（Weight Round Robin 简称'WRR'）算法主要是对轮询算法的一种优化与补充，LVS会考虑每台服务器的性能，并给每台服务器添加一个权值，如果服务器A的权值为1，服务器B的权值为2，则调度器调度到服务器B的请求会是服务器A的两倍。权值越高的服务器，处理的请求越多。