LB集群之LVS-阿里云开发者社区

LB 集群是 load balance（负载均衡）集群的简写，常用的负载均衡开源软件有 nginx、lvs、keepalived ，商业的硬件负载设备 F5、Netscale。

LB 集群的架构如下图，原理也很简答，就是当用户的请求过来时，会直接发到分发器（Director Server）上，然后它把用户的请求根据预先设置好的算法，智能均衡地分发到后端的真正服务器（real server）上。如果不同的机器，可能用户请求到的数据不一样，为了避免这样的情况发生，所以用到了共享存储，这样保证所有用户请求的数据是一样的。

LVS 是一个实现负载均衡集群的开源软件项目，LVS 架构从逻辑上可分为调度层(Director)、server 集群层(Real server)和共享存储。LVS 从实现上分为下面三种模式。

（1）NAT（调度器将请求的目标 ip 即 vip 地址改为 Real server 的 ip, 返回的数据包也经过调度器，调度器再把源地址修改为 vip）。

（2）TUN（调度器将请求来的数据包封装加密通过 ip 隧道转发到后端的 real server 上，而 real server 会直接把数据返回给客户端，而不再经过调度器）。

（3）DR（调度器将请求来的数据包的目标 mac 地址改为 real server 的 mac 地址，返回的时候也不经过调度器，直接返回给客户端）。

一、NAT模式

1、准备工作

准备三台机器，一台Director server(简写为dir)，两台Real server(简写为rs1,rs2)。

dir有两块网卡，IP配置为：

eth0 192.168.0.109（内网）

eth1 192.168.1.109（外网）

rs1网卡IP配置为：

eth0 192.168.0.112（内网）

rs2网卡IP配置为：

eth0 192.168.0.113（内网）

2、安装软件

在dir上安装ipvsadm

[root@dir ~]# yum install -y ipvsadm

因为要验证80端口，我们可以安装httpd或者nginx，这里我在rs1和rs2上都安装nginx进行验证

# yum install -y nginx

3、dir上配置NAT

[root@dir ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh  //写入以下内容

#! /bin/bash 

# director 服务器上开启路由转发功能:  

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward  

# 关闭 icmp 的重定向 

echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects 

echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects 

echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/send_redirects 

echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth1/send_redirects 

# director 设置 nat 防火墙 

iptables -t nat –F 

iptables -t nat –X 

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.0.0/24  -j MASQUERADE 

# director 设置 ipvsadm 

IPVSADM='/sbin/ipvsadm' 

$IPVSADM –C 

$IPVSADM -A -t 192.168.1.109:80 -s rr

$IPVSADM -a -t 192.168.1.109:80 -r 192.168.0.112:80 -m

$IPVSADM -a -t 192.168.1.109:80 -r 192.168.0.113:80 -m

执行脚本

[root@dir ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh

查看规则

[root@dir ~]# ipvsadm -ln

4、rs1和rs2上配置网关（这步非常关键）

# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0   

GATEWAY=192.168.0.109

# ifdown eth0; ifup eth0

这样rs1和rs2就能与dir的eth1不同的网段实现通信了。

5、rs1和rs2都开启80端口

# /etc/init.d/nginx start

查看80端口是否开启成功

# netstat -lnp

6、测试

首先都要关闭防火墙

# iptables -F

然后我们修改下nginx的默认页面

rs1上

echo "rs1 nginx" > /usr/share/nginx/html/index.html

rs2上

echo "rs2 nginx" > /usr/share/nginx/html/index.html

接着在dir上测试

[root@dir ~]# curl 192.168.1.109

rs2 nginx

[root@dir ~]# curl 192.168.1.109

rs1 nginx

[root@dir ~]# curl 192.168.1.109

rs2 nginx

[root@dir ~]# curl 192.168.1.109

rs1 nginx

由上可知rs1和rs2轮换提供服务。

7、修改权重

这里我们也可以修改权重，比如rs1权重为1，rs2权重为2。

[root@dir ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh  //修改以下内容

$IPVSADM -A -t 192.168.1.109:80 -s wrr

$IPVSADM -a -t 192.168.1.109:80 -r 192.168.0.112:80 -m -w 1

$IPVSADM -a -t 192.168.1.109:80 -r 192.168.0.113:80 -m -w 2

[root@dir ~]# ipvsadm -C

[root@dir ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh

测试下

[root@dir ~]# curl 192.168.1.109
rs1 nginx

[root@dir ~]# curl 192.168.1.109

rs2 nginx

[root@dir ~]# curl 192.168.1.109

rs2 nginx

[root@dir ~]# curl 192.168.1.109
rs1 nginx

[root@dir ~]# curl 192.168.1.109

rs2 nginx

[root@dir ~]# curl 192.168.1.109

rs2 nginx

二、DR模式

1、说明

DR模式的一台Director server和两台Real server都要是公网IP，其缺点就是比较浪费公网IP。所以我们在这里的IP都视为公网IP

dir网卡IP配置为：

eth0 192.168.0.109（外网）

rs1网卡IP配置为：

eth0 192.168.0.112（外网）

rs2网卡IP配置为：

eth0 192.168.0.113（外网）

2、清空之前NAT模式下的规则

[root@dir ~]# ipvsadm -C

[root@dir ~]# iptables -t nat -F

3、改回rs1和rs2的网关

GATEWAY=192.168.0.1

ifdown eth0; ifup eth0

4、配置dir

现在不用eth1网卡，所以我们down掉eth1网卡

[root@dir ~]# ifdown eth1

配置脚本

[root@dir ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_dr.sh

#! /bin/bash 

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 

ipv=/sbin/ipvsadm 

vip=192.168.0.110 

rs1=192.168.0.112 

rs2=192.168.0.113 

ifconfig eth0:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up 

route add -host $vip dev eth0:0 

$ipv –C 

$ipv -A -t $vip:80 -s rr  

$ipv -a -t $vip:80 -r $rs1:80 -g -w 1 

$ipv -a -t $vip:80 -r $rs2:80 -g -w 1

执行脚本

[root@dir ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_dr.sh

查看

[root@dir ~]# ipvsadm -ln

也可以用ifconfig查看到已经启动了eth0:0这个vip

5、配置rs1和rs2

在rs1和rs2上配置如下一样的脚本

# vim /usr/local/sbin/lvs_rs.sh    //写入如下内容

#! /bin/bash 

vip=192.168.0.110 

ifconfig lo:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up  

route add -host $vip lo:0 

echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

在rs1和rs2上都执行脚本

# sh /usr/local/sbin/lvs_rs.sh

可以用ifconfig查看到已经启动了lo:0这个vip,也可以用ipvsadm -ln查看详情。

6、测试

（1）打开另外一台新机器来测试结果如下：

（2）测试权重

编辑dir上的脚本，修改权重：rs1权重为2，rs2权重为1。

[root@dir ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_dr.sh   //修改以下

#! /bin/bash

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

ipv=/sbin/ipvsadm

vip=192.168.0.110

rs1=192.168.0.112

rs2=192.168.0.113

ifconfig eth0:0 down            //因为之前执行脚本已经生成过eth0:0，故down掉

ifconfig eth0:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up

route add -host $vip dev eth0:0

$ipv –C

$ipv -A -t $vip:80 -s wrr

$ipv -a -t $vip:80 -r $rs1:80 -g -w 2

$ipv -a -t $vip:80 -r $rs2:80 -g -w 1

[root@dir ~]# ipvsadm -C

[root@dir ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_dr.sh

在新机器上测试结果如下图

三、LVS结合keepalived

前面的lvs虽然已经配置成功也实现了负载均衡，但是我们测试的时候发现，当某台real server把nginx停掉，那么 director server照样会把请求转发过去，这样就造成了某些请求不正常。所以需要有一种机制用来检测 real server 的状态，这就是 keepalived。它的作用除了可以检测 RS 状态外，还可以检测备用 director 的状态，也就是说 keepalived 可以实现 ha 集群的功能，当然了也需要一台备用 director server。

1、前提准备

主dir： eth0 192.168.0.109

备dir1： eth0 192.168.0.104

rs1: eth0 192.168.0.112

rs2: eth0 192.168.0.113

vip: 192.168.0.110

因为前面我们已经配置过一些操作，而下面我们使用 keepaliave 操作会和之前的操作是有些冲突，所以先做一些预先处理。在主dr上执行：

[root@dir ~]# ipvsadm -C

[root@dir ~]# ifconfig eth0:0 down

2、安装

在主dr和备dir1上都安装keepalived

# yum install -y keepalived

同时也都安装ipvsadm，因为主dir之前安装配置过，故只需配置备dir1。

[root@dir1 ~]# yum install -y ipvsadm

3、配置

在主dr上配置

[root@dir ~]# echo "" > /etc/keepalived/keepalived.conf   //先清空默认配置

[root@dir ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf         //再添加如下内容

vrrp_instance VI_1 { 

   state MASTER        #如果是备用服务器，这里改为 BACKUP 

   interface eth0 

   virtual_router_id 51 

   priority 100        #如果是备用服务器，这里改为 90（少于100即可） 

   advert_int 1 

   authentication { 

       auth_type PASS 

       auth_pass 1111 

   } 

   virtual_ipaddress { 

       192.168.0.110    #vip

   } 

} 

virtual_server 192.168.0.110 80 { 

   delay_loop 6                        #(每隔 10 秒查询 realserver 状态) 

   lb_algo wlc                         #(lvs 算法) 

   lb_kind DR                          #(Direct Route) 

   persistence_timeout 60              #(同一 IP 的连接 60 秒内被分配到同一台realserver) 

   protocol TCP                        #(用 TCP 协议检查 realserver 状态) 

  real_server 192.168.0.112 80 { 

       weight 100           

       TCP_CHECK { 

       connect_timeout 10              #(10 秒无响应超时) 

       nb_get_retry 3 

       delay_before_retry 3 

       connect_port 80 

       } 

   } 

  real_server 192.168.0.113 80 { 

       weight 100 

       TCP_CHECK { 

       connect_timeout 10 

       nb_get_retry 3 

       delay_before_retry 3 

       connect_port 80 

       } 

    } 

}

在备dr1上配置

拷贝主上文件到从上

[root@dir1 ~]# scp 192.168.0.109:/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf

[root@dir1 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf   //找到标红两处，修改为以下参数

state BACKUP

priority 90

4、查看

分别在主备上都查看

ipvsadm -ln    //没有ipvsadm规则

ip addr      //没有虚拟ip：eth0:0的。eth0只有一个ip。

5、开启端口转发（主从都要做）

# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

然后在两个 rs 上都执行/usr/local/sbin/lvs_rs.sh 脚本

# bash /usr/local/sbin/lvs_rs.sh

6、启动 keepalived 服务（先主后从）

# /etc/init.d/keepalived start

7、再查看

接着都在主备上查看

ipvsadm -ln    //可看到已经产生ipvsadm规则

ip addr    //产生虚拟ip：eth0:0

8、测试

用第五台机器curl测试192.168.0.110，可以发现是平均请求rs1和rs2的nginx主页面。

本文转自 M四月天 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/msiyuetian/1700710，如需转载请自行联系原作者

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