lvs基础

lvs基础原理及实现

Linux Cluster:

Cluster:计算机集合，为解决某个特定问题组合起来形成的单个系统
- LB：Load Balancing,负载均衡
- HA： High Availiablity,高可用
- HP：High Performance,高性能
lvs集群的类型：
- lvs-nat(network address translation)
  
  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挑出的RS的RIP和port实现转发
  1. RIP和DIP必须在同一个IP网络，且应该使用私网地址;
  2. 请求报文和响应报文都必须经过由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linxu系统，rs可以是任意系统
  5. 发送的包 cip/vip --> vs cip/rip 返回的包 rip/cip --> vs vip/cip 支持端口映射
- lvs-dr(direcrot routing直接路由)
  
  Director Routing:直接路由: //后端主机，改IP后不做通告，也不arp请求响应
  
  通过为请求报文重新封装一个MAC首部进行转发，源MAC是DIP所在的接口的MAC，目标是某挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址;源IP/PORT，以及目标IP/PORT均保持不变
  1. 确保前端路由器将目标IP为VIP的请求报文发往Director
  2. 在RS上修改内核参数以限制arp通告及应答级别
    - arp_announce 限制通告级别
    - arp_ignore 限制应答级别
  3. RS的RIP可以使用私网地址，也可以是公网地址;RIP与DIP在同一IP网络;RIP的网关不能指向DIP，以确保响应报文不会经由Director
  4. RS跟Director要在同一个物理网络
  5. 请求报文要经由Director，但响应报文不能经由Director，而是由RS直接发往Client
  6. 不支持端口映射
- lvs-tun
  
  转发方式：不修改请求报文的IP首部(源IP为CIP，目标IP为VIP)，而是在原IP报文之外再封装一个IP首部(源IP是DIP，目标IP是RIP)，将报文发往挑选出的目标RS;RS直接响应给客户端(源IP是VIP，目标IP是CIP)
  
  [CIP/VIP] ---> director ---> [DIP/RIP[CIP/VIP]] ---> RIP ---> [VIP|CIP]
  1. DIP,VIP,RIP都应该是公网地址
  2. RS的网关不能，也不可能指向DIP
  3. 请求报文要经由Director，但响应不能经由Director
  4. 不支持端口映射
  5. RS的OS得支持隧道功能
  6. 有可能会出现世型针，超过MTU1500，同时RIP主机得要支持隧道技术，RIP在接收到请求报文的时候会拆开包看到里面还有一个IP首部(CIP-->VIP),但是一看vip在自己主机上，就接收报文发往用户进程处理，并从vip地址上发送给CIP，也就不用经由Director
lvs-tun

通过同时修改请求报文的源IP地址和目标IP地址进行转发
1. VIP是公网地址，RIP和DIP是私网地址，且通常不在同一IP网络，因此，RIP的网关一般不会指向DIP
2. RS收到的请求报文源地址是DIP，因此，只能响应给DIP，但是Director不宁将其发往Client
3. 请求和响应报文都经由Director
4. 支持端口映射
  此类开型默认不支持，需要手动编译安装
LVS的调试算法 Scheduler

如今centos6/7的版本上已经自动的编译了ipvs，但是可以确定一下：//如果没有显示的话，就要自己重新编译内核

[root@localhost ~]# grep -i -C 10 'ipvs' /boot/config-3.10.0-327.el7.x86_64
# IPVS transport protocol load balancing support
#
CONFIG_IP_VS_PROTO_TCP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_UDP=y
# IPVS scheduler //lvs支持的10种算法
CONFIG_IP_VS_RR=m
CONFIG_IP_VS_WRR=m
CONFIG_IP_VS_LC=m
CONFIG_IP_VS_WLC=m
CONFIG_IP_VS_LBLC=m
CONFIG_IP_VS_LBLCR=m
CONFIG_IP_VS_DH=m
CONFIG_IP_VS_SH=m
CONFIG_IP_VS_SED=m
CONFIG_IP_VS_NQ=m

ipvsadm是一款用于操控内核的应用软件，在base源好像就有：

管理集群服务
ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]] [-M netmask] [--pe persistence_engine] [-b sched-flags]
A:添加 E:修改 t:tcp u:udp f:firewall server-address:VIP -s:调试算法 -p:持久连接功能
ipvsadm -D -t|u|f service-address       //删除
ipvsadm -C                              //清空
ipvsadm -R < /etc/sysconfig/ipvsadm    //载入规则
ipvsadm -S [-n]             		       //保存规则
管理集群服务中的RS
ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [options]   //添加
ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address
ipvsadm -L|l [options]
ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]

lvs-nat配置实例:

 
 Director  CR1  CR2 
 VIP:172.168.254.35  CIP:192.168.153.143 CIP:192.168.153.144 
 DIP:192.168.153.139  

Director
~]# yum install ipvsadm
~]# ipvsadm -A -t 172.16.254.35:80 -s rr
~]# ipvsadm -a -t 172.16.254.35:80 -r 192.168.153.143 -g
~]# ipvsadm -a -t 172.16.254.35:80 -r 192.168.153.143 -g
~]# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
~]# sysctl -p
CR1
~]# yum install httpd
~]# echo 143 > /var/www/html/index.html
~]# systemctl start httpd
~]# ip route add default via 192.168.153.139
CR2
~]# yum install httpd
~]# echo 144 > /var/www/html/index.html
~]# systemctl start httpd
~]# ip route add default via 192.168.153.139

打开一个客户端，访问一下，试试，可不可以轮询

[root@localhost ~]# for((i=1;i<=10;i++));do curl 172.16.254.35 ;done
143
144
143
144
143
144
143
144
143
144

lvs-dr配置实例:

 
 Director  CR1  CR2 
 VIP:172.168.254.36  CIP:172.16.252.113 CIP:172.16.250.84 
 DIP:172.16.254.35  

#!/bin/bash
#
IPADDR=172.16.254.36
case $1 in
start)
        echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore   
        echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
        echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
        echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
        ip addr add $IPADDR  dev lo:0       //给lo口添加VIP
        ip route add 172.16.254.36 dev lo:0  //让去往VIP
        ;;
stop)
        echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
        echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
        echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
        echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
        ip addr del $IPADDR dev lo:0 > /dev/null
        ;;
*)
        echo "start|stop"
esac

arp_ignore：定义响应级别，响应时忽略方式，1表示只从本接口进入的请求响应，且本接口地址是个网络地址

arp_annouce:定义通告级别，2表示仅使用定义的网卡接口在同网络内通信

Director:
~]# ip addr add 172.16.254.36 dev eth0:0
~]# yum install ipvsadm
~]# ipvsadm -A -t 172.16.254.36:80 -s rr
~]# ipvsadm -a -t 172.16.254.36:80 -r 172.16.252.113 -g
~]# ipvsadm -a -t 172.16.254.36:80 -r 172.16.250.84 -g
~]# for((i=1;i<=10;i++));do curl 172.16.254.36;done
113
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113
84
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84
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FWM防火墙标记功能

功能：防火墙标记可以实现多个集群服务绑定为同一个，实现统一调度;将共享一组RS的集群服务统一进行定义。

在PREROUTING链上打标，在INPUT链上把打标记的请求来做成集群

~]#  iptables -t mangle -A PREROUTING -d 172.16.254.36 -p tcp -m multiport --dports 80,443 -j MARK --set-mark 2
~]# ipvsadm -A -f 2 -s rr -p 60     //在一定时间内，将同一个ip地址的请求发往同一个RS
~]# ipvsadm -a -f 2 -r 172.16.252.113 -g -w 1
~]# ipvsadm -a -f 2 -r 172.16.250.84 -g -w 3
~]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
~]# iptables-save > /etc/sysconfig/iptable

~]# ipvsadm -A -t 172.16.254.36:0 -s rr //默认所有的服务全都调度给后端服务器，所以不常用

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原文地址：https://www.cnblogs.com/dance-walter/p/12177452.html

Director	CR1	CR2
VIP:172.168.254.35	CIP:192.168.153.143	CIP:192.168.153.144
DIP:192.168.153.139

Director	CR1	CR2
VIP:172.168.254.36	CIP:172.16.252.113	CIP:172.16.250.84
DIP:172.16.254.35