LVS(Linux Virtual Server)Linux 虛擬服務器介紹及配置(負載均衡系統)

一，簡介 LVS(Linux Virtual Server) 是Unix-like系統中的一個虛擬服務器，是國內貢獻給開源組織的一個最優秀的項目之一。LVS在Unix-like系統中 是作為一個前端(Director)存在的,又稱為調度器，它本身不提供任何的服務，只是將通過互聯網進來的請求接受後再轉發給後台運行的真正的 服務器(RealServer)進行處理，然後響應給客戶端。 LVS有兩個重要的組件：一個是IPVS，一個是IPVSADM。ipvs是LVS的核心組件，它本身只是一個框架，類似於iptables，工作於內核空間中。 ipvsadm 是用來定義LVS的轉發規則的，工作於用戶空間中。 LVS有三種轉發類型： 1.LVS-NAT模型，稱為網絡地址轉換，實現起來比較簡單。 2.LVS-DR模型，稱為直接路由模型，應用比較廣泛。 3.LVS-TUN模型，稱為隧道模型。
二、LVS的三種模型的工作屬性：
1.LVS-NAT模型的工作屬性或特： (1).所有的RealServer集群節點和前端調度器Director都要在同一個子網中 (2).通常情況下RealServer的IP地址(以下簡成RIP)為私有地址，便於RealServer集群節點之間進行通信 (3).通常情況下前端的Director有兩個IP地址，一個為VIP，是虛擬的IP地址，客戶端向此IP地址發起請求。 一個是DIP，是真正的Director的IP地址，RIP的網關要指向Director的DIP。 (4).這種模型可以實現端口映射 (5).RealServer的操作系統可以是任意操作系統 (6).前端的Director既要處理客戶端發起的請求，又要處理後台RealServer的響應信息，將RealServer響應的信息再轉發給客戶端 (7).前端Director很容易成為整個集群系統性能的瓶頸。 2.LVS-DR模型的工作屬性或特征：此種模型通過MAC地址轉發工作，如何轉發後面將會介紹。 (1).所有的RealServer集群節點和前端調度器Director都要在同一個物理網絡中 (2).RIP可以使用公網的IP (3).RIP的網關不能指向DIP (4).前端的Director只處理客戶端的請求，然後將請求轉發給RealServer，由後台的RealServer直接響應客戶端，不再經過Director (5).此種模型不支持端口映射 (6).RealServer可以使用大多數的操作系統 (7).此種模型的性能要優於LVS-NAT 3.LVS-TUN模型的基本工作屬性或特征 (1).RealServer服務器與前端的Director可以在不同的網絡中 (2).RIP一定不能是私有IP (3).前端的Director只處理客戶端的請求，然後將請求轉發給RealServer，由後台的RealServer直接響應客戶端，不再經過Director (4).此種模型也不支持端口映射 (5).RealServer只能使用哪些支持IP隧道的操作系統
三。LVS Scheduling Method LVS的調度方法：
1.Fixed Scheduling Method 靜態調服方法 (1).RR 輪詢 (2).WRR 加權輪詢 (3).DH 目標地址hash (4).SH 源地址hash 2.Dynamic Scheduling Method 動態調服方法 (1).LC 最少連接 (2).WLC 加權最少連接 (3).SED 最少期望延遲 (4).NQ 從不排隊調度方法 (5).LBLC 基於本地的最少連接 (6).LBLCR 帶復制的基於本地的最少連接 四、ipvsadm組件定義規則的格式：
1.定義集群服務格式： (1).添加集群服務： ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]] [-M netmask] -A： 表示添加一個新的集群服務 -E： 編輯一個集群服務 -t： 表示tcp協議 -u： 表示udp協議 -f： 表示firewall-Mark,防火牆標記 service-address： 集群服務的IP地址，即VIP -s 指定調度算法 -p 持久連接時長，如#ipvsadm -Lcn ，查看持久連接狀態 -M 定義掩碼 ipvsadm -D -t|u|f service-address 刪除一個集群服務 ipvsadm -C 清空所有的規則 ipvsadm -R 重新載入規則 ipvsadm -S [-n] 保存規則 2.向集群服務添加RealServer規則： (1).添加RealServer規則 ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight] -a 添加一個新的realserver規則 -e 編輯realserver規則 -t tcp協議 -u udp協議 -f firewall-Mark，防火牆標記 service-address realserver的IP地址 -g 表示定義為LVS-DR模型 -i 表示定義為LVS-TUN模型 -m 表示定義為LVS-NAT模型 -w 定義權重，後面跟具體的權值 ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address --刪除一個realserver ipvsadm -L|l [options] --查看定義的規則 如：#ipvsadm -L -n ipvsadm -Z [-t|u|f service-address] --清空計數器 五、LVS-NAT模型實例

1。先配置好網絡環境，要三個虛擬機(本次實驗在虛擬機上完成)，一台用作Director，其他兩台分別為RealServer1 和RealServer2 其中Director要兩個網卡，Eth0網卡為橋接(Birdged),Eth1網卡為僅主機(Host-only),RealServer1 和RealServer2的網卡也都是僅主機 類型的。 2.為了演示效果，將Director的兩塊網卡配置成不在同一個網段的IP地址，RealServer1 和RealServer2的IP地址為同一網段，規劃如下圖：

要注意的是：要將本地物理機的Vmnet1的IP地址配置成和Director的Eth1網卡的IP地址在同一個網段中,同時將RealServer1和RealServer2的網關指向Director主機的Eth1網卡的地址，如下圖所示：

3.配置好網絡環境之後就開始配置ipvsadm，確保在物理機上能ping通Eth0的IP地址，如下圖所示：

能Ping通，說明物理主機已經可以和Director虛擬主機通信了。 4.在Director虛擬主機上配置： #echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward --開啟IP轉發功能 #rpm -qa ipvsadm --查看ipvsadm是否安裝，如果沒有安裝則安裝之，直接使用yum安裝即可 #yum install ipvsadm -y 定義LVS-NAT模型規則 此處使用的是web服務器進行的演示，在192.168.24.44和192.168.24.45上都提供了nginx服務，其中 192.168.24.44提供的網頁信息為“welcome realserver 1”,192.168.24.45提供的網頁信息為“welcome realserver 2” #ipvsadm -A -t 172.16.100.24:80 -s rr #ipvsadm -a -t 172.16.100.24:80 -r 192.168.24.44 -m #ipvsadm -a -t 172.16.100.24:80 -r 192.168.24.45 -m #ipvsadm -L -n --查看定義的規則 這些規則都是臨時規則，不會永久生效的，要想永久生效可以保存規則，命令如下： #service ipvsadm save 5.在Internet Explorer浏覽器中訪問172.16.100.24，會顯示如下圖所示信息：

而在google浏覽器中訪問172.16.100.24，會顯示如下圖所示信息：

如果刷新頁面或者使用不同的浏覽器，會輪流顯示頁面，這就是最簡單的服務器負載均衡啦！ 六、LVS-DR模型的實現過程： 1.首先規劃集群和網路環境，需要三台虛擬機，如下圖所示： 此時Director可以只有一個網卡Eth0，連接類型為橋接(Birdged),RealServer1和RealServer2 的網卡連接類型也都為橋接(Birdged):

2.配置集群服務 (1).在Director服務器上配置： #ifconfig eth0:1 172.16.100.100 broadcast 172.16.100.100 netmask 255.255.255.255 up #route add -host 172.16.100.100 dev eth0:1 #echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward --開啟IP轉發功能 (2).在realserve1服務器上進行配置： # echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore # echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore # echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce # echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce #ifconfig lo:0 172.16.100.100 broadcast 172.16.100.100 netmask 255.255.255.255 up #route add -host 172.16.100.100 dev lo:0 (3).在realserver2 服務器上進行配置 # echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore # echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore # echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce # echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce #ifconfig lo:0 172.16.100.100 broadcast 172.16.100.100 netmask 255.255.255.255 up #route add -host 172.16.100.100 dev lo:0 (4).再在Director上配置ipvsadm規則： #ipvsadm -A -t 172.16.100.100:80 -s rr -g #ipvsadm -a -t 172.16.100.100:80 -r 172.16.24.34 #ipvsadm -a -t 172.16.100.100:80 -r 172.16.24.44 (5).在浏覽器中進行驗證： 進行第一次訪問，如下圖所示：

進行第二次訪問，如下圖所示：

3.基於ssl的訪問 [root@mail ~]# ipvsadm -A -t 172.16.100.100:443 -s rr [root@mail ~]# ipvsadm -a -t 172.16.100.100:443 -r 172.16.24.2 -g [root@mail ~]# ipvsadm -a -t 172.16.100.100:443 -r 172.16.24.3 -g 二、LVS Persistence ，lvs的持久連接性 持久連接類型： (1).Persistent Client Connections(PCC),持久客戶端連接：就是不管客戶端發起什麼樣的服 務(如80端口的web服務，3306端口的mysql服務)請求，都將經過Director被定位到同一個特定的real server上， 只要此real server 提供了這種服務，並且會持續連接，如果客戶端連接超時，real server允許一定范圍內的 持久連接時長，默認持久連接時長為300m #ipvsadm -A -t 172.16.100.100:0 -p 1200 #ipvsadm -a -t 172.16.100.100:0 -r 172.16.100.34 -g -w 10 #ipvsadm -a -t 172.16.100.100:0 -r 172.16.100.44 -g -w 5 驗證效果如下圖：

(2).Persistent Port Connections(PPC),持續端口連接：就是不管客戶端發起什麼樣的端口請求(如80端口，是提供web服務的，23端口，是提供telnet服務的....)， 都會經過Director將請求轉發到同一個real server上,並持續連接。假如一個客戶端請求的是web服務，相應的是realserver1 ，當此用戶退出後再次發起請求web服務的時候 依然是realserver1 提供的web服務。 iptables： [root@mail ~]# iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth0 -p tcp -d 172.16.100.100 --dport 80 -j MARK --set-mark 20 [root@mail ~]# iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth0 -p tcp -d 172.16.100.100 --dport 443 -j MARK --set-mark 20 [root@mail ~]# iptables -t mangle -L -n Chain PREROUTING (policy ACCEPT) target prot opt source destination MARK tcp -- 0.0.0.0/0 172.16.100.100 tcp dpt:80 MARK set 0x14 MARK tcp -- 0.0.0.0/0 172.16.100.100 tcp dpt:443 MARK set 0x14 把80端口和443 端口做成一個持久防火牆標記，同時定向到同一個realserver上，即在訪問80服務的時候是realserver1， 然後改為訪問443服務的時候依然定向到realserver1上 基於防火牆標記來定義集群服務，也稱為端口的姻親關系。 ipvsadm: [root@mail ~]# ipvsadm -A -f 20 -s wlc -p 1200 [root@mail ~]# ipvsadm -a -f 20 -r 172.16.24.2 -g -w 3 [root@mail ~]# ipvsadm -a -f 20 -r 172.16.24.3 -g -w 2 [root@mail ~]# ipvsadm -Ln IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn FWM 20 wlc persistent 1200 -> 172.16.24.3:0 Route 2 0 0 -> 172.16.24.2:0 Route 3 0

本文出自 “知識體系” 博客