01-LVS相關概念 · linux運維

# LVS相關概念 [TOC] ## 一、LVS軟件基礎 ### 1.LVS是什么 LVS是linux virtual server的簡寫linux虛擬服務器，是一個虛擬的服務器集群系統，可以再unix/linux平臺下實現負載均衡集群功能。是四層負載均衡軟件當并發超過了Nginx上限，就可以使用LVS了。日1000-2000W PV或并發請求1萬以下都可以考慮用Nginx。大型門戶網站，電商網站需要用到LVS。 LVS已經集成到linux內核中,不需要安裝,只需要使用工具或命令進行配置即可 ### 2.LVS資料官網：http://www.linuxvirtualserver.org/index.html **中文資料** LVS項目介紹 http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs1.html LVS集群的體系結構 http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs2.html LVS集群中的IP負載均衡技術 http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs3.html LVS集群的負載調度 http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs4.html ### 3.調度算法和工作模式 1. LVS調度算法：固定調度算法：rr，wrr，dh，sh 動態調度算法：wlc，lc，lblc，lblcr 2. LVS的四種工作模式： NAT模式-TUN模式-DR模式-FULL-NAT模式 ### 4.LVS配置工具 * ipvsadm:命令行管理工具 * keepalive:配置文件管理工具 ### 5.名稱概念 CIP:客戶端主機IP地址 DIP:負載均衡器的IP地址 VIP:后端服務器對外的虛擬IP RIP:真實服務器的IP地址 ### 6.圖解 ![mark](http://noah-pic.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/pic/20200307/094405758.png) ## 二、工作模式簡述 ### 1.DR模式簡述： 1. 圖說DR模式 ![mark](http://noah-pic.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/pic/20200307/094414488.png) 2. DR模式原理過程簡述： DR模式將報文直接路由給目標真實服務器。在DR模式中，調度器根據各個真實服務器的負載情況，連接數多少等，動態地選擇一臺服務器，不修改目標IP地址和目標端口，也不封裝IP報文，而是將請求報文的數據幀的目標MAC地址改為真實服務器的MAC地址。然后再將修改的數據幀在服務器組的局域網上發送。因為數據幀的MAC地址是真實服務器的MAC地址，并且又在同一個局域網。那么根據局域網的通訊原理，真實服務器是一定能夠收到由LB發出的數據包。真實服務器接收到請求數據包的時候，解開IP包頭查看到的目標IP是VIP。（需要在本地的回環接口上面配置VIP和ARP抑制）然后真實服務器做出請求響應，之后根據自己的路由信息將這個響應數據包發送回給客戶，并且源IP地址還是VIP。 3. DR模式小結： 1、通過在調度器LB上修改數據包的目的MAC地址實現轉發。注意源地址仍然是CIP，目的地址仍然是VIP地址。 2、請求的報文經過調度器，而RS響應處理后的報文無需經過調度器LB，因此并發訪問量大時使用效率很高（和NAT模式比） 3、因為DR模式是通過MAC地址改寫機制實現轉發，因此所有RS節點和調度器LB只能在一個局域網里面 4、RS主機需要綁定VIP地址在LO接口上，并且需要配置ARP抑制。 5、RS節點的默認網關不需要配置成LB，而是直接配置為上級路由的網關，能讓RS直接出網就可以。 6、由于DR模式的調度器僅做MAC地址的改寫，所以調度器LB就不能改寫目標端口，那么RS服務器就得使用和VIP相同的端口提供服務。 ### 2.NAT模式簡述： 1. 原理簡述： 1)客戶端請求數據，目標IP為VIP 2)請求數據到達LB服務器，LB根據調度算法將目的地址修改為RIP地址及對應端口（此RIP地址是根據調度算法得出的。）并在連接HASH表中記錄下這個連接。 3)數據包從LB服務器到達RS服務器webserver，然后webserver進行響應。Webserver的網關必須是LB，然后將數據返回給LB服務器。 4)收到RS的返回后的數據，根據連接HASH表修改源地址VIP&目標地址CIP，及對應端口80.然后數據就從LB出發到達客戶端。 5)客戶端收到的就只能看到VIP\DIP信息。 2. NAT模式優缺點： 1、NAT技術將請求的報文和響應的報文都需要通過LB進行地址改寫，因此網站訪問量比較大的時候LB負載均衡調度器有比較大的瓶頸，一般要求最多只能負載10-20臺節點 2、只需要在LB上配置一個公網IP地址就可以了。 3、每臺內部的節點服務器的網關地址必須是調度器LB的內網地址。 4、NAT模式支持對IP地址和端口進行轉換。即用戶請求的端口和真實服務器的端口可以不一致。 ### 3.TUN模式簡述原理過程簡述： 1）客戶請求數據包，目標地址VIP發送到LB上。 2）LB接收到客戶請求包，進行IP Tunnel封裝。即在原有的包頭加上IP Tunnel的包頭。然后發送出去。 3）RS節點服務器根據IP Tunnel包頭信息（此時就有一種邏輯上的隱形隧道，只有LB和RS之間懂）收到請求包，然后解開IP Tunnel包頭信息，得到客戶的請求包并進行響應處理。 4）響應處理完畢之后，RS服務器使用自己的出公網的線路，將這個響應數據包發送給客戶端。源IP地址還是VIP地址。 ### 4.FULLNAT模式 LVS的DR和NAT模式要求RS和LVS在同一個vlan中，導致部署成本過高； TUNNEL模式雖然可以跨vlan，但RealServer上需要部署ipip隧道模塊等，網絡拓撲上需要連通外網，較復雜，不易運維。為了解決上述問題，開發出FULLNAT，該模式和NAT模式的區別是：數據包進入時，除了做DNAT，還做SNAT（用戶ip->內網ip），從而實現LVS-RealServer間可以跨vlan通訊，RealServer只需要連接到內網。類比地鐵站多個閘機。