LVS負載均衡集羣架構介紹

時間 2019-11-17

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爲何須要使用負載均衡呢？這是一個必較重要的問題實際生產環境中某單臺服務器已不能負載平常用訪問壓力時，就須要使用負載均衡，把用戶的請求數據分擔到（儘量平均分配）後端全部功能同等的集羣的節點上,一樣也是爲了解決單臺服務器故障問題，從而提升用戶的訪問體驗。linux

**一、LVS的介紹 ** LVS（linux virtual server）LINUX虛擬服務器，是一個虛擬的服務器集羣系統，能夠在linux和unix系統中運行，1985年開發研究的項目 http://www.linuxvirtualserver.org/zh/ 官方網站算法

IPVS(lvs)發展史後端

在linux2.2內核時，IPVS就已經之內核補丁的形式出現
從2.4。24版本之後IPVS已經成爲linux內核官方標準內核的一部分
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***LVS工做原理 *** LVS負載均衡調度技術是在linux內核中實現的，咱們使用配置LVS時，不是直接配置內核中的IPVS，而是經過IPVS的管理工具IPVSADM來管理配置，LVS集羣負載均衡器接受全部入站客戶端的請求，並根據算法來決定由哪一個集羣的節點來處理請求。bash

LVS相關術語介紹服務器

虛擬IP地址（VIP）
    用於向客戶端提供服務的IP地址（配置於負載均衡器上）
真實的IP地址（RIP）
    集羣中節點服務器的IP地址 
負載均衡器IP地址（DIP） 
   負載均衡器的IP地址，物理網卡上的IP，用與同外網鏈接的地址 
客戶端主機IP地址（CIP）
    終端請求用戶的主機IP地址
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**二、LVS負載均衡工做模式介紹 ** ***NAT網絡地址轉換模式（VS/NAT） *** 經過網絡地址轉換，調度器LB重寫請求報文的目標地址，根據算法將請求分配給後端的真實主機服務器，真實服務器響應處理報文後返回給調度器LB，通過LB的報文源地址被重寫，再返回給請求的客戶端用戶網絡

過程詳解： 1：客戶端請求CIP（10.10.0.1:80），目標的地址是VIP（1.1.1.1:80） 2：數據通過LB，目的地址將被LB改寫成後端服務器其中一個主機地址（RIP1192.168.1.1:80） 3：服務器接收到數據請求後返回應答信息（源地址：192.168.1.：80，目的地址：1.1.1.1:80，所以處的網關地址需指向LB）給LB 4：LB需將源數據地址改寫成VIP地址（1.1.1.1:80，但實際的源地址是RIP1的地址） 5：LB將數據返回給請求的客戶端用戶，完成整個流程的訪問所以WEB訪問量很大的時候，LB就會有很大的負載壓力，通常支持10-20臺節點，可是這種模式支持IP和端口的轉換功能，即10.10.0.1:80----->1.1.1.1:80-------->192.168.1.1:8080

TUN隧道模式（VS/TUN） LB將請求的報文經過IP隧道轉發給真實服務器，這樣LB只要須要處理請求入站報文，所以可提升訪問效率負載均衡

過程詳解： 1：客戶端發送請求數據包（源：CIP10.10.1.1:80，目的地址：VIP1.1.1.1:80） 2：數據包到達LB後，LB將數據包從新封裝成另外一個IP包（源目地址不變，增長一個IP頭），經過隧道轉發給真實服務器 3：真實服務器收到數據包後進行解包，數據包信息是（源：CIP 10.10.1.1:80，目的地址：VIP 1.1.1.1:80），最終發現目的地址不是本身（所以須要在服務器LO上綁定一個VIP地址），這樣纔會處理數據，返回處理數據 4：客戶端接收到返回的數據（源地址VIP 1.1.1.1:80，目的地址CIP 10.10.1.1:80），符合TCP/IP的原理，所以整個訪問過程完成

注：這時確定有朋友發現這裏會有一個問題，每臺服務器上都綁定了一個相同VIP地址，用戶訪問時的目的地址也是VIP，當數據包達到路由器後通過轉發至內網，內網可能會產生多臺迴應數據包的機器，而後用戶收到的最快回應的內網機器發來的數據，這樣一來數據包也就沒有通過LB，就不是負載均衡了，因此須要作抑制ARP的功能，使全部真實服務器再也不響應目的地址是VIP的請求，只要LB來響應請求，從而達到負載均衡。在實際生產環境中不多使用這種模式工具

***DR模式（Direct Routing）直接路由模式 *** 此模式是經過改寫請求報文的目標MAC地址，將請求發給真實服務器，而真實服務器將響應後的數據直接回應給請求的客戶端，此模式要求LB與真實服務器須要有一塊物理網卡都是鏈接在同一網段上網站

過程詳解： 1：客戶端發出請求數據包（源CIP 10.10.1.1:80 目的 VIP1.1.1.1:80） 2：LB接收到數據包後，不轉換地址及端口，也不從新封裝，只是將數據幀中的目的地址的MAC地址改寫算法調度的真實機的MAC地址，將數據包轉發出去 3：真實機收到數據後，可是發現數據包中目的地址不是本身（因此事先也得在LO上綁定一個VIP地址，同時配置抑制ARP），這樣真實機作出響應直接回復客戶端 4：客戶端收到回覆的數據包（源VIP 1.1.1.1:80 目的CIP 10.10.1.1:80）,完成整個訪問過程spa

注：LB只能改寫目的MAC地址，所以它不能改變請求報文的目的端口端口，LVS只支持unix和linux，但集羣節點服務器能夠是win系統，此種模式配置至關麻煩

***FULLNAT模式（淘寶開源） ***