1.LVS负载均衡基本介绍
LVS是 Linux Virtual Server 的简称，也就是Linux虚拟服务器。这是一个由章文嵩博士发起的一个开源项目，它的官方网站是 http://www.linuxvirtualserver.org 现在 LVS 已经是 Linux 内核标准的一部分。使用 LVS 可以达到的技术目标是：通过 LVS 达到的负载均衡技术和 Linux 操作系统实现一个高性能高可用的 Linux 服务器集群，它具有良好的可靠性、可扩展性和可操作性。从而以低廉的成本实现最优的性能。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、Server集群层和共享存储。
LVS：
1、抗负载能力强、性能高，能达到F5硬件的60%；对内存和cpu资源消耗比较低，并发量能达到400万
2、工作在网络4层(传输层)，通过vrrp协议转发（仅作分发之用），具体的流量由linux内核处理，因此没有流量的产生。
2、稳定性、可靠性好，自身有完美的热备方案；（如：LVS+Keepalived）
3、应用范围比较广，可以对所有应用做负载均衡；
4、不支持正则处理，不能做动静分离。
5、支持负载均衡算法：rr（轮循）、wrr（带权轮循）、lc（最小连接）、wlc（权重最小连接）
6、配置复杂，对网络依赖比较大，稳定性很高。
Nginx：用于网站
1、工作在网络的7层之上，可以针对http应用做一些分流的策略，比如针对域名、目录结构；
2、Nginx对网络的依赖比较小，理论上能ping通就就能进行负载功能；
3、Nginx安装和配置比较简单，测试起来比较方便；
4、也可以承担高的负载压力且稳定，一般能支撑超过1万次的并发；
5、对后端服务器的健康检查，只支持通过端口来检测，不支持通过url来检测。
6、Nginx对请求的异步处理可以帮助节点服务器减轻负载；
7、Nginx仅能支持http、https和Email协议，这样就在适用范围较小。
8、不支持Session的直接保持，但能通过ip_hash来解决。、对Big request header的支持不是很好，
9、支持负载均衡算法：Round-robin（轮循）、Weight-round-robin（带权轮循）、Ip-hash（Ip哈希）
10、Nginx还能做Web服务器即Cache功能。
HAProxy的特点是：是在nginx上做的补充
1、支持两种代理模式：TCP（四层）和HTTP（七层），支持虚拟主机；
2、能够补充Nginx的一些缺点比如Session的保持，Cookie的引导等工作
3、支持url检测后端的服务器出问题的检测会有很好的帮助。
4、更多的负载均衡策略比如：动态加权轮循(Dynamic Round Robin)，加权源地址哈希(Weighted Source Hash)，加权URL哈希和加权参数哈希(Weighted Parameter Hash)已经实现
5、单纯从效率上来讲HAProxy更会比Nginx有更出色的负载均衡速度。
6、HAProxy可以对Mysql进行负载均衡，对后端的DB节点进行检测和负载均衡。
9、支持负载均衡算法：Round-robin（轮循）、Weight-round-robin（带权轮循）、source（原地址保持）、RI（请求URL）、rdp-cookie（根据cookie）
10、不能做Web服务器即Cache。
2.LVS的组成
LVS 由2部分程序组成，包括 ipvs 和 ipvsadm。
1. ipvs(ip virtual server)：一段代码工作在内核空间，叫ipvs，是真正生效实现调度的代码。
2. ipvsadm：另外一段是工作在用户空间，叫ipvsadm，负责为ipvs内核框架编写规则，定义谁是集群服务，而谁是后端真实的服务器(Real Server)
3.LVS的三种模式
VS/NAT模式
①.客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是CIP(客户端IP),后面统称为CIP)，目标地址为VIP(负载均衡器前端地址，后面统称为VIP)。
②.负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将客户端请求报文的目标地址改为了后端服务器的RIP地址并将报文根据算法发送出去，通过算法来决定怎么将请求分配给后端的Real Server。
③.报文送到Real Server后，由于报文的目标地址是自己，所以会响应该请求，并将响应报文返还给LVS。
④.然后lvs将此报文的源地址修改为本机并发送给客户端。
注意：1.在NAT模式中，Real Server的网关必须指向LVS，否则报文无法送达客户端
2.调度器需要配置两块网卡，一块连接内网（Real Server），一块连接外网（User）
优点：配置简单，可以配置不同网段，集群中的物理服务器可以使用任何支持TCP/IP操作系统，只有负载均衡器需要一个合法的IP地址。
缺点：扩展性有限。当服务器节点（普通PC服务器）增长过多时,负载均衡器将成为整个系统的瓶颈，因为所有的请求包和应答包的流向都经过负载均衡器。当服务器节点过多时，大量的数据包都交汇在负载均衡器那，速度就会变慢！
VS/DR模式（路由模式）性能最好
①.客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是CIP，目标地址为VIP。
②.负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将目标MAC改为了RIP的MAC地址，并将此包发送给RS。
③.RS发现请求报文中的目的MAC是自己，就会将次报文接收下来，处理完请求报文后，将响应报文通过loopback(回环地址)接口送给eth0网卡直接发送给客户端。loopback没法直接将报文发送至客户端，通过配置静态路由（网关）来让报文走向loopback
注意：需要设置lo接口的VIP不能响应本地网络内的arp请求。
优点：1.和TUN（隧道模式）一样，负载均衡器也只是分发请求，应答包通过单独的路由方法返回给客户端。与VS-TUN相比，VS-DR这种实现方式不需要隧道结构，因此可以使用大多数操作系统做为物理服务器。
2.DR模式的效率很高，但是配置稍微复杂一点，因此对于访问量不是特别大的公司可以用haproxy/nginx取代。日1000-2000W PV或者并发请求1万一下都可以考虑用haproxy/nginx。
缺点：所有 RS 节点和调度器 LB 只能在一个局域网里面。 User和Real Servre必须同网段
VS/TUN模式(用的很少)
①.客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是CIP，目标地址为VIP。
②.负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将在客户端请求报文的首部再封装一层IP报文,将源地址改为DIP，目标地址改为RIP,并将此包发送给RS。
③.RS收到请求报文后，会首先拆开第一层封装,然后发现里面还有一层IP首部的目标地址是自己lo接口上的VIP，所以会处理次请求报文，并将响应报文通过lo接口送给eth0网卡直接发送给客户端。
注意：需要设置lo接口的VIP不能在公网上出现。
优点：
负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器，而RS将应答包直接发给用户。所以，减少了负载均衡器的大量数据流动，负载均衡器不再是系统的瓶颈，就能处理很巨大的请求量，这种方式，一台负载均衡器能够为很多RS进行分发。而且跑在公网上就能进行不同地域的分发。
缺点：
隧道模式的RS节点需要合法IP，这种方式需要所有的服务器支持”IP Tunneling”(IP Encapsulation)协议，服务器可能只局限在部分Linux系统上。
4.LVS的八种调度算法（共有10种）
1. 轮叫调度 rr
这种算法是最简单的，就是按依次循环的方式将请求调度到不同的服务器上，该算法最大的特点就是简单。轮询算法假设所有的服务器处理请求的能力都是一样的，调度器会将所有的请求平均分配给每个真实服务器，不管后端 RS 配置和处理能力，非常均衡地分发下去。
2. 加权轮叫 wrr
这种算法比 rr 的算法多了一个权重的概念，可以给 RS 设置权重，权重越高，那么分发的请求数越多，权重的取值范围 0 – 100。主要是对rr算法的一种优化和补充， LVS 会考虑每台服务器的性能，并给每台服务器添加要给权值，如果服务器A的权值为1，服务器B的权值为2，则调度到服务器B的请求会是服务器A的2倍。权值越高的服务器，处理的请求越多。
3. 最少链接 lc
这个算法会根据后端 RS 的连接数来决定把请求分发给谁，比如 RS1 连接数比 RS2 连接数少，那么请求就优先发给 RS1
4. 加权最少链接 wlc
这个算法比 lc 多了一个权重的概念。
5. 基于局部性的最少连接调度算法 lblc
这个算法是请求数据包的目标 IP 地址的一种调度算法，该算法先根据请求的目标 IP 地址寻找最近的该目标 IP 地址所有使用的服务器，如果这台服务器依然可用，并且有能力处理该请求，调度器会尽量选择相同的服务器，否则会继续选择其它可行的服务器
6. 复杂的基于局部性最少的连接算法 lblcr
记录的不是要给目标 IP 与一台服务器之间的连接记录，它会维护一个目标 IP 到一组服务器之间的映射关系，防止单点服务器负载过高。
7. 目标地址散列调度算法 dh
该算法是根据目标 IP 地址通过散列函数将目标 IP 与服务器建立映射关系，出现服务器不可用或负载过高的情况下，发往该目标 IP 的请求会固定发给该服务器。
8. 源地址散列调度算法 sh
与目标地址散列调度算法类似，但它是根据源地址散列算法进行静态分配固定的服务器资源。
5.VS/NAT模式配置
注意：Real Server和调度器连接的网卡必须同类型
1.Real Server配置
将httpd开启，端口为80
防火墙关闭
1.配置调度器
将httpd开启，端口为80
将内核交换模块开启
[root@localhost network-scripts]# vim /etc/sysctl.conf #永久开启转发模块
[root@localhost network-scripts]# sysctl -p #让编辑文件生效
安装ipvsadm：yum install ipvsadm -y
[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 192.168.88.5:80 -s rr
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.88.5:80 -r 192.168.100.2 -m
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.88.5:80 -r 192.168.100.3 -m
[root@localhost ~]# ipvsadm -L -n
Masq : 权重
ipvsadm -C 清空配置
3.测试
测试成功
6.VS/DR模式配置
DR模式下的网卡配置：调度器和real server必须同网段
调度器 direct_server:192.168.88.5
real_server1:192.168.88.10
real_server2:192.168.88.12
虚拟服务ip vip：192.168.88.250 #不能跟以上的ip相同
1.调度器direct_server 端：
yum install ipvsadm -y
添加对外提供的服务ip
[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 192.168.88.250:80 -s rr #-A为ADD -t为tcp -s rr为设置算法为轮叫算法
ipvsadm -A -t 192.168.88.250:80 -s wr
配置网卡的子网口为vip，ip地址为192.168.88.250
[root@localhost ~]# yum install net-tools -y #安装ifconfig
[root@localhost ~]# ifconfig ens33:0 192.168.88.250 broadcast 192.168.88.250 netmask 255.255.255.255 up
[root@localhost ~]# ifconfig -a
补充：ifconfig ens33:0 down删除
ip addr del 192.168.88.250 dev ens:0
添加静态路由（访问192.168.88.250都走ens33:0这个网卡)
[root@localhost ~]# route add -host 192.168.88.250 dev ens33:0
[root@localhost ~]# route -n
添加2台real_server主机
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.88.250:80 -r 192.168.88.10:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.88.250:80 -r 192.168.88.10:80 -w 1 -g
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.88.250:80 -r 192.168.88.12:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.88.250:80 -r 192.168.88.12:80 -w 2 -g
#-a为add -t为tcp -r为realserver -g为DR路由模式
2.Real Server 端配置（将网关和DNS关闭）
在回环地址的子网口上配置服务ip(vip)
[root@localhost ~]# ifconfig lo:0 192.168.88.250 broadcast 192.168.88.250 netmask 255.255.255.255 up
添加静态路由
[root@localhost ~]# route add -host 192.168.88.250 dev lo:0
配置arp
[root@localhost ~]# echo '1' >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
[root@localhost ~]# echo '2' >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
[root@localhost ~]# echo '1' >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
[root@localhost ~]# echo '2' >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
arp_ignore:定义接收到ARP请求时的响应级别
0：默认，只用本地配置的有响应地址都给予响应
1：仅仅在目标IP是本地地址，并且是配置在请求进来的接口上的时候才给予响应
(仅在请求的目标地址配置请求到达的接口上的时候，才给予响应)
arp_announce：定义将自己的地址向外通告时的级别
0：默认，表示使用配置在任何接口的任何地址向外通告
1：尽量仅向目标网络通告与其网络匹配的地址
2：仅向与本地接口上地址匹配的网络进行通告
也可用脚本写，如下
#!/bin/bash
case $1 in
start)
ifconfig lo:0 192.168.88.250 broadcast 192.168.88.250 netmask 255.255.255.255 up
if [ $? -eq 0 ]; then
route add -host 192.168.88.250 dev lo:0
fi
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
;;
stop)
ifconfig lo:0 down
route del -host 192.168.88.250
echo "0">/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "0">/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "0">/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "0">/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
;;
*)
echo "Usage: start|stop"
;;
esac
执行脚本： ./lvs.sh start
3.测试
在调度器direct_server 端
[root@localhost ~]# ipvsadm -L -n
direct_server和Real Server端都需要关闭防火墙和开启httpd
在cmd输入curl vip查看访问结果，real serer交替出现，实验成功。
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