18.6 负载均衡集群介绍
负载均衡集群介绍
主流开源软件LVS、keepalived、haproxy、nginx等
其中LVS属于4层（网络OSI 7层模型），nginx属于7层，haproxy既可以认为是4层，也可以当做7层使用
keepalived的负载均衡功能其实就是lvs
lvs这种4层的负载均衡是可以分发除80外的其他端口通信的，比如MySQL的，而nginx仅仅支持http，https，mail，haproxy也支持MySQL这种
相比较来说，LVS这种4层的更稳定，能承受更多的请求，而nginx这种7层的更加灵活，能实现更多的个性化需求
18.7 LVS介绍
LVS是由国人章文嵩开发
流行度不亚于apache的httpd，基于TCP/IP做的路由和转发，稳定性和效率很高
LVS最新版本基于Linux内核2.6，有好多年不更新了
LVS有三种常见的模式：NAT、DR、IP Tunnel
LVS架构中有一个核心角色叫做分发器（Load balance），它用来分发用户的请求，还有诸多处理用户请求的服务器（Real Server，简称rs）
NAT模式
- 这种模式借助iptables的nat表来实现
- 用户的请求到分发器后，通过预设的iptables规则，把请求的数据包转发到后端的rs上去
- rs需要设定网关为分发器的内网ip
- 用户请求的数据包和返回给用户的数据包全部经过分发器，所以分发器成为瓶颈
- 在nat模式中，只需要分发器有公网ip即可，所以比较节省公网ip资源
在该模式中，load balancer是限制该架构处理用户请求的一个瓶颈，所以该模式比较适合小模式的集群（服务器rs在10台以内）；该模式的优势是节省公网资源。
IP Tunnel模式
- 这种模式，需要有一个公共的IP配置在分发器和所有rs上，我们把它叫做vip
- 客户端请求的目标IP为vip，分发器接收到请求数据包后，会对数据包做一个加工，会把目标IP改为rs的IP，这样数据包就到了rs上
- rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，因为所有rs上配置了这个vip，所以它会认为是它自己
DR模式
- 这种模式，也需要有一个公共的IP配置在分发器和所有rs上，也就是vip
- 和IP Tunnel不同的是，它会把数据包的MAC地址修改为rs的MAC地址
- rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，因为所有rs上配置了这个vip，所以它会认为是它自己
MAC(Media Access Control或者Medium Access Control)地址，意译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。在OSI模型中，第三层网络层负责 IP地址，第二层数据链路层则负责 MAC地址。因此一个主机会有一个MAC地址，而每个网络位置会有一个专属于它的IP地址。MAC地址是网卡决定的，是固定的。
ARP（Address Resolution Protocol）地址解析协议，是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。
OSI模型把网络工作分为七层，IP地址在OSI模型的第三层，MAC地址在第二层，彼此不直接打交道。在通过以太网发送IP数据包时，需要先封装第三层(32位IP地址)、第二层(48位MAC地址)的报头，但由于发送时只知道目标IP地址，不知道其MAC地址，又不能跨第二、三层，所以需要使用地址解析协议。使用地址解析协议，可根据网络层IP数据包包头中的IP地址信息解析出目标硬件地址(MAC地址)信息，以保证通信的顺利进行。
18.8 LVS的调度算法
- 轮询 Round-Robin rr
- 加权轮询 Weight Round-Robin wrr
- 最小连接 Least-Connection lc
- 加权最小连接 Weight Least-Connection wlc
- 基于局部性的最小连接 Locality-Based Least Connections lblc
- 带复制的基于局部性最小连接 Locality-Based Least Connections with Replication lblcr
- 目标地址散列调度 Destination Hashing dh
- 源地址散列调度 Source Hashing sh
常用的是前面四种算法。
18.9 LVS NAT模式搭建
•三台机器
• 分发器，也叫调度器（简写为dir）
• 内网：192.168.5.163，外网：192.168.72.100（vmware仅主机模式）
• rs1
• 内网：192.168.5.164，设置网关为192.168.5.1
• rs2
内网：192.168.5.165 ，设置网关为192.168.5.1
防火墙
•三台机器上都执行执行
• systemctl stop firewalld; systemc disable firewalld
• systemctl start iptables-services; iptables -F; service iptables save
关闭SELinux：setenforce 0
以下操作在rs（1）和rs（1）中进行：
yum install -y iptables-services
iptables -F
service iptables save
说明： 进行该设置的原因是NAT模式是基于防火墙nat表的一种模式，所以会使用iptables规则。
是为了让它条用一个空规则，等会配置一条新的规则。
开始搭建
配置director
1. yum install -y ipvsadm
2. 编辑脚本,如下 vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh
脚本解释
#! /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
# 注意区分网卡名字，两个网卡分别为ens33和ens39
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens38/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens39/send_redirects
# director 设置nat防火墙
iptables -t nat -F
iptables -t nat -X
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.5.0/24 -j MASQUERADE
# director设置ipvsadm规则
IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'
$IPVSADM -C
#-C=clear，清除规则
$IPVSADM -A -t 192.168.75.128:80 -s rr
#-A：=add，添加规则；-t：=tcp；-s 指定算法；
#在此可以添加-p：指定超时时间（解决session问题：保证同一请求被分发到同一rs上）
#因为添加-p选项后会影响测试效果，所以在此不加该参数（注：时间不能设置为0）
$IPVSADM -a -t 192.168.72.100:80 -r 192.168.5.164:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 192.168.72.100:80 -r 192.168.5.165:80 -m -w 1
#-a：=add，增加nat架构中的rs；-r：指定rs的IP；-m：指定LVS模式为NAT（masquerade）
#-w：=weight，指定权重配置rs：
在两台rs上安装Nginx，并分别设置其主页用来区分两台机器。
测试
访问公网IP：192.168.72.100。浏览器可能有缓存问题。