LVS-nat负载均衡原理及示例搭建

简单介绍

1. LVS：linux virtual server linux虚拟服务器
2. 属于内核标准的一部分，具有良好的可靠性、可扩展性和可操作性
3. LVS架构从逻辑上可分为调度层、Server集群层和共享存储

LVS组成

lvs由ipvs和ipvsadm组成

1. ipvs（ip virtual server）：工作在内核空间，也因此能够提供高效的服务
2. ipvsadm：工作在用户空间，负责为ipvs内核框架编写规则，定义集群服务和后端真实服务器

LVS相关术语

1. DS：Director Server，指的是前端负载均衡器节点
2. RS：Real Server，后端真实服务器
3. VIP：Virtual ip，面对客户端请求的目标ip
4. DIP：Director ip，前端负载均衡服务器的第二块内网网卡，主要用于和内部主机通信
5. RIP：Real ip，后端服务器ip
6. CIP：Client ip，客户端ip

LVS的工作模式

1. lvs-nat：地址转换
   1. 作为后端服务器的负载网关，既是客户端的请求入口，也是后端服务器响应报文的出口，因此压力较大。
   2. DIP必须与后端服务器ip在同一物理网络
   3. 需要开启路由转发功能
2. lvs-dr：直接路由，企业常用的工作模式
3. lvs-tun：ip隧道

示例搭建：lvs-nat

lvs-nat工作原理

• director_server作为客户端请求报文的入口，也作为后端服务器响应报文的出口。
  
• 数据报文流向：

1. 客户端请求报文(源IP是CIP，目标IP是VIP)到达director_server内核空间
2. 内核空间中prerouting链检查报文并将其送往input链
3. ipvs在此处检查是否为集群服务，若是则将报文进行修改(源IP是CIP，目标IP是RIP)根据调度分发规则从postrouting链发送给后端服务器real_server
4. 接收到报文的real_server发送响应报文(源IP是RIP，目标IP是CIP)给director_server
5. director_server重新封装响应报文(源IP是VIP，目标IP是CIP)，发送给客户端

• 特点：

1. RS必须使用私有IP地址，网关指向DIP
2. DIP与RIP必须在同一网段内
3. DS作为所有服务器节点网关，请求和响应报文必须都经过DS
4. 支持端口映射
5. 高负载场景下，DS压力较大，易成为性能瓶颈

环境介绍

1. director_server：CentOS7 192.168.11.140(VIP) 192.168.153.140(DIP)
2. real_server_01：CentOS7 192.168.153.130(RIP1)
3. real_server_02：CentOS7 192.168.153.131(RIP2)

操作步骤

1. director_server:
]# yum install ipvsadm -y #安装ipvsadm
]# ipvsadm -A -t 192.168.11.140:80 -s rr #rr轮询、wrr加权轮询、sh会话保持
]# ipvsadm -a -t 192.168.11.140:80 -r 192.168.153.130:80 -m
]# ipvsadm -a -t 192.168.11.140:80 -r 192.168.153.131:80 -m
]# ipvsadm -Ln #查看规则
]# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward #查看服务器路由功能是否打开，0关闭，1打开
0
]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

2. real_server_01/02：
]# yum install gcc gcc-c++ pcre-devel openssl-devel zlib-devel -y #如果openssl-devel报错，`rpm -qa | grep openssl*`若已安装无需再安装
]# tar xf nginx-1.16.1.tar.gz
]# cd nginx-1.16.1.tar.gz
]# ./configure --prefix=/opt/nginx #如果需要其它模块，自行安装
]# make && make install
]# echo $? #结果为0，则安装成功；其它数字则失败，查看报错并解决
0
]# vim /opt/nginx/html/test.html #分别在real_server_01/02上创建此文件
<h1>r1/2,192.168.153.130/1</h1> #为此区分负载到哪台后端服务器上
]# /opt/nginx/sbin/nginx #启动nginx服务
]# curl 192.168.153.130/1 #分别在real_server_01/02上本地测试是否能够正常响应
r1/2,192.168.153.130/1 #根据real_server_01/02显示对应结果

3. director_server：
]# for i in {1..10};do curl 192.168.11.140;done #测试10次观察结果
r1,192.168.153.130
r2,192.168.153.131
r1,192.168.153.130
r2,192.168.153.131
r1,192.168.153.130
r2,192.168.153.131
r1,192.168.153.130
r2,192.168.153.131
r1,192.168.153.130
r2,192.168.153.131
]# ipvsadm -Ln --stats #查看规则状态
]# ipvsadm -Ln -c #查看规则上连接状态
]# ipvsadm -D -t 192.168.11.140:80 #删除规则

本文为转载文章，详情请看：LVS负载均衡之一：LVS-NAT、LVS-DR模式的原理详细介绍，介绍的非常详细！