LVS和keepalived基础笔记——简单明了

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/u013541707/article/details/109355747

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LVS

1、基础

LVS。Linux虚拟服务器(Linux Virtual Server)是一个基于四层、具有强大性能的反向代理服务器。

LVS通过工作于内核的ipvs模块来实现功能，其主要工作于netfilter 的INPUT链上。
而用户需要对ipvs进行操作配置则需要使用ipvsadm这个工具。
ipvsadm主要用于设置lvs模型、调度方式以及指定后端主机。
常用集群软硬件

软件：lvs，keepalived，haproxy，nginx，apache，heartbeat

硬件：F5,Netscaler，Radware，A10等

LVS的优点和缺点

LVS的优点是：
1、抗负载能力强、4层分发之用，不握手。
2、配置性比较低，错误率少
3、工作稳定，自身有完整的双机热备方案，最多的还是LVS/DR+Keepalived。

LVS的缺点是：
1、软件本身不支持正则表达式处理，不能做动静分离；
2、如果是网站应用比较庞大的话，LVS/DR+Keepalived实施起来就比较复杂了

ipvs工作于内核空间的INPUT链上，当收到用户请求某集群服务时，经过PREROUTING链，经检查本机路由表，送往INPUT链；在进入netfilter的INPUT链时，ipvs强行将请求报文通过ipvsadm定义的集群服务策略的路径改为FORWORD链，将报文转发至后端真实提供服务的主机。

学习网址

https://blog.youkuaiyun.com/u010563833/article/details/78047036
https://www.cnblogs.com/zhuimengle/p/5954170.html
https://blog.youkuaiyun.com/weixin_44214830/article/details/89344829
https://www.jianshu.com/p/8a61de3f8be9
https://www.cnblogs.com/gaoxu387/p/7941381.html

2、调度模式

工作模式

LVS-NAT

网络地址转换，Network Address Transform。

关键点是：1、真实服务器的默认网关配置为LVS均衡负载服务器。

过程：CIP-VIP，CIP-RIP，RIP-CIP，VIP-CIP
LVS-DR

直接路由，Director Routing

关键点是：1、mac欺骗，mac设置为某真实服务器。2、真实服务器配置VIP，对外不可见，对内可见。

过程：CIP-VIP、CIP-VIP(mac为某真实服务器的)，VIP-CIP
TUN模式

隧道模式，Tunnel。

关键点：1、IP背着IP，外层包含内层真实的ip。2、真实服务器设置vip。

过程：cip-vip，dip-rip(cip-vip)，真实服务器解开外层ip，再返回vip-cip
LVS-FULLNAT

FULLNAT原理： FULLNAT转发数据包是类似NAT模式，IN和OUT数据包都是经过LVS；唯一的区别：后端RealServer 或者交换机不需要做任何配置。

关键点是：后端RealServer 或者交换机不需要做任何配置。

过程：cip-vip，lip-rip，rip-lip，vip-cip

四种模式的优缺点

LVS-NAT:
	优点：支持端口映射,适合流量较小的场景。
	缺点，请求和响应报文都经过负载均衡服务器LB，lb性能瓶颈。
LVS-DR：
	优点：响应报文不经由Director。性能最高。
	缺点：不能端口映射，必须统一局域网，下一跳mac地址限制。
LVS-TUN：
	优点：公网地址
	缺点：不能端口映射，隧道技术会额外花费性能，加解密等，增大开销。
FULLNAT:
	优点：真实服务器可以不用配置默认网关为LB
	缺点，RealServer无法获得用户IP；

3、调用算法

一共有10种，默认是加权最少链接 wlc，它可以知道数据包的数据，记录有多少正在连接等。

还有其他，只需要记住轮询，加权轮询，最少连接，加权最少连接，还有目标地址、源地址散列算法。

4种静态的

轮循调度 rr

均等地对待每一台服务器，不管服务器上的实际连接数和系统负载
加权轮调 wrr

调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态调整权值
目标地址散列调度算法 dh

该算法是根据目标 IP 地址通过散列函数将目标 IP 与服务器建立映射关系，出现服务器不可用或负载过高的情况下，发往该目标 IP 的请求会固定发给该服务器
源地址散列调度算法 sh

与目标地址散列调度算法类似，但它是根据源地址散列算法进行静态分配固定的服务器资源。

6种静态的

最少链接 lc

动态地将网络请求调度到已建立的连接数最少的服务器上。如果集群真实的服务器具有相近的系统性能，采用该算法可以较好的实现负载均衡
加权最少链接 wlc

调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态调整权值带权重的谁不干活就给谁分配，机器配置好的权重高
最少期望延迟 sed

不考虑非活动链接，谁的权重大，优先选择权重大的服务器来接收请求，但权重大的机器会比较忙
永不排队 nq

无需队列，如果有realserver的连接数为0就直接分配过去
基于局部性的最少连接调度算法 lblc

这个算法是请求数据包的目标 IP 地址的一种调度算法，该算法先根据请求的目标 IP 地址寻找最近的该目标 IP 地址所有使用的服务器，如果这台服务器依然可用，并且有能力处理该请求，调度器会尽量选择相同的服务器，否则会继续选择其它可行的服务器
复杂的基于局部性最少的连接算法 lblcr

记录的不是要给目标 IP 与一台服务器之间的连接记录，它会维护一个目标 IP 到一组服务器之间的映射关系，防止单点服务器负载过高。

4、keepalived

Keepalived是Linux下一个轻量级别的高可用解决方案，高可用(High Avalilability,HA)
VRRP协议，虚拟路由冗余协议，工作方式如下：

Master角色的服务器（虚拟路由器），通过IP多播方式发送一直发送心跳包（VRRP数据包），

处于BACKUP角色的路由器只会接受Master角色发送过来的报文信息，用来监控Master运行状态

BACKUP服务器会对比优先级priority，根据是否为抢占策略判断是否自己切换为Master。

或者BACKUP服务器在约定时间内就无法收到Master发过来的信息，于就认定Master出现故障，优先级最高的BACKUP将称为新的MASTER，切换速度极快。

配置

主要有2点需要注意：

配置实例的时候，确定本服务器是主服务器（master）还是从服务器（BACKUP），同时配置自己的优先级（priority）。最后配置VIP和VMCA。

配置VIP对应的真实服务器集群时，可以配置调用模式和调用算法，然后设置真实地址和健康检查方法。

配置参考地址

https://www.cnblogs.com/rexcheny/p/10778567.html

# 全局配置
global_defs {
   # 邮件通知信息
   notification_email {
     # 定义收件人
     acassen@firewall.loc
   }
   # 定义发件人
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   # SMTP服务器地址
   smtp_server 192.168.200.1
   smtp_connect_timeout 30
   # 路由器标识，一般不用改，也可以写成每个主机自己的主机名
   router_id LVS_DEVEL
   # VRRP的ipv4和ipv6的广播地址，配置了VIP的网卡向这个地址广播来宣告自己的配置信息，下面是默认值
   vrrp_mcast_group4 224.0.0.18
   vrrp_mcast_group6 ff02::12
}

# 定义用于实例执行的脚本内容，比如可以在线降低优先级，用于强制切换
vrrp_script SCRIPT_NAME {

}

# 一个vrrp_instance就是定义一个虚拟路由器的，实例名称
vrrp_instance VI_1 {
    # 定义初始状态，可以是MASTER或者BACKUP
    state MASTER
    # 工作接口，通告选举使用哪个接口进行
    interface ens33
    # 虚拟路由ID，如果是一组虚拟路由就定义一个ID，如果是多组就要定义多个，而且这个虚拟
    # ID还是虚拟MAC最后一段地址的信息，取值范围0-255
    virtual_router_id 51
    # 使用哪个虚拟MAC地址
    use_vmac XX:XX:XX:XX:XX
    # 监控本机上的哪个网卡，网卡一旦故障则需要把VIP转移出去
    track_interface {
        eth0
        ens33
    }
    # 如果你上面定义了MASTER,这里的优先级就需要定义的比其他的高
    priority 100
    # 通告频率，单位为秒
    advert_int 1
    # 通信认证机制，这里是明文认证还有一种是加密认证
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    # 设置虚拟VIP地址，一般就设置一个，在LVS中这个就是为LVS主机设置VIP的，这样你就不用自己手动设置了
    virtual_ipaddress {
        # IP/掩码 dev 配置在哪个网卡
        10.10.10.2/24 dev eth1
        # IP/掩码 dev 配置在哪个网卡的哪个别名上
        192.168.200.17/24 dev label eth1:1
    }
    # 虚拟路由，在需要的情况下可以设置lvs主机 数据包在哪个网卡进来从哪个网卡出去
    virtual_routes {
        192.168.110.0/24 dev eth2
    }
    # 工作模式，nopreempt表示工作在非抢占模式，默认是抢占模式 preempt
    nopreempt|preempt
    # 如果是抢占默认则可以设置等多久再抢占，默认5分钟
    preempt delay 300
    # 追踪脚本，通常用于去执行上面的vrrp_script定义的脚本内容
    track_script {

    }
    # 三个指令，如果主机状态变成Master|Backup|Fault之后会去执行的通知脚本，脚本要自己写
    notify_master ""
    notify_backup ""
    notify_fault ""
}

# 定义LVS集群服务，可以是IP+PORT；也可以是fwmark 数字，也就是防火墙规则
# 所以通过这里就可以看出来keepalive天生就是为ipvs而设计的
virtual_server 10.10.10.2 1358 {
    delay_loop 6
    # 算法
    lb_algo rr|wrr|lc|wlc|lblc|sh|dh 
    # LVS的模式
    lb_kind NAT|DR|TUN
    # 子网掩码，这个掩码是VIP的掩码
    nat_mask 255.255.255.0
    # 持久连接超时时间
    persistence_timeout 50
    # 定义协议
    protocol TCP
    # 如果后端应用服务器都不可用，就会定向到那个服务器上
    sorry_server 192.168.200.200 1358

    # 后端应用服务器 IP PORT
    real_server 192.168.200.2 1358 {
        # 权重
        weight 1
        # MSIC_CHECK|SMTP_CHEKC|TCP_CHECK|SSL_GET|HTTP_GET这些都是
        # 针对应用服务器做健康检查的方法
        MISC_CHECK {}
        # 用于检查SMTP服务器的
        SMTP_CHEKC {}

        # 如果应用服务器不是WEB服务器，就用TCP_CHECK检查
        TCP_CHECK {
          # 向哪一个端口检查，如果不指定默认使用上面定义的端口
          connect_port <PORT>
          # 向哪一个IP检测，如果不指定默认使用上面定义的IP地址
          bindto <IP>
          # 连接超时时间
          connect_timeout 3
        }

        # 如果对方是HTTPS服务器就用SSL_GET方法去检查，里面配置的内容和HTTP_GET一样
        SSL_GET {}

        # 应用服务器UP或者DOWN，就执行那个脚本
        notify_up "这里写的是路径，如果脚本后有参数，整体路径+参数引起来"
        notify_down "/PATH/SCRIPTS.sh 参数"

        # 使用HTTP_GET方法去检查
        HTTP_GET {
            # 检测URL
            url { 
              # 具体检测哪一个URL
              path /testurl/test.jsp
              # 检测内容的哈希值
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
              # 除了检测哈希值还可以检测状态码，比如HTTP的200 表示正常，两种方法二选一即可
              status_code 200
            }
            url { 
              path /testurl2/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            url { 
              path /testurl3/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334d
            }
            # 向哪一个端口检查，如果不指定默认使用上面定义的端口
            connect_port <PORT>
            # 向哪一个IP检测，如果不指定默认使用上面定义的IP地址
            bindto <IP>
            # 连接超时时间
            connect_timeout 3
            # 尝试次数
            nb_get_retry 3
            # 每次尝试之间间隔几秒
            delay_before_retry 3
        }
    }

    real_server 192.168.200.3 1358 {
        weight 1
        HTTP_GET {
            url { 
              path /testurl/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
            }
            url { 
              path /testurl2/test.jsp
              digest 640205b7b0fc66c1ea91c463fac6334c
            }
            connect_timeout 3
            nb_get_retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

以上就是lvs的相关理论基础，喜欢就点个赞呗~~~
【完】

正在去BAT的路上修行