LVS负载均衡服务器搭建（详细）
⼀、LVS概述
1.LVS：Linux Virtual Server
四层交换(路由)：根据请求报⽂的⽬标IP和⽬标PORT将其转发⾄后端主机集群中的某台服务器（根据调度算法）； 不能够实现应⽤层的负载均衡
lvs(⼜称ipvs)，基于内核中的防⽕墙netfilter实现
2.lvs集群术语：
vs：Virtual Server虚拟服务，可称为Director、Dispatcher分发器、Balancer负载均衡器
rs画框里的女人
：Real Server真实服务器
CIP：Client IP客户端IP
VIP：Director Virtual IP等同于FIP(流动IP)，负载均衡器虚拟IP
DIP：Director IP调度IP(第⼆张⽹卡IP地址)
RIP：Real Server IP真实服务器IP
3.LVS：ipvsadm/ipvs
(1)ipvsadm: CLI⼯具
⽤户空间的命令⾏⼯具，⽤于管理集群服务及集群服务上的RS等；# yum install -y ipvsadm
(2)ipvs：内核存在(CentOS默认⽀持)
⼯作于内核上的netfilterINPUT钩⼦之上的程序代码；其集群功能依赖于ipvsadm定义的集群服务器规则； ⽀持基于TCP、UDP、SCTP、AH、EST、AH_EST等协议的众多服务；
4.负载均衡集群中设计时的要点：
(1)ssion保持
ssion sticky (iphash)：IP地址绑定，来源IP记录在ip hash表作统⼀调度
ssion cluster(multicast/broadcast/unicast)：⼴播集群同步(复制)ssion，只适⽤于⼩规模场景
ssion rver ()：ssion服务器
(2)数据共享(提供⼀致性存储)
1) 共享存储；
NAS：Network Attached Storage (⽂件级别)，⽹络附加存储，⽂件服务器
SAN：Storage Area Network (块级别)，存储区域⽹络
DS：Distributed Storage，分布式春初
2) 数据同步：rsync … ...
1.lvs-nat：地址伪装模型
多⽬标的DNAT：通过将请求报⽂的⽬标地址和⽬标端⼝修改为挑选出某RS的RIP和PORT来实现；
客户端主机发起请求报⽂CIP指向VIP，通过内核的核⼼⽹卡间转发功能，VIP会将请求交给DIP进⾏调度，DIP根据设定的算法进⾏负载均衡给后端的RS主机的RIP，在这个过程中DIP调度功能会将⽬标IP地址重写为RIP。请求和返回请求读要调度DIP来进⾏转换操作。
(1)RIP和DIP应该使⽤私⽹地址，RS的⽹状应该指向DIP；
(2)请求和响应报⽂都要经由director转发；极⾼负载的场景中，Director可能会成为系统瓶颈(响应报⽂⼤)；
(3) ⽀持端⼝映射(转发)；
(4) VS必须为Linux，RS可以为任意操作系统；
(5)RS的RIP与Director的DIP必须在同⼀IP⽹络；
2.lvs-dr(direct routing直接路由)：⽹关模型
通过修改请求报⽂的MAC地址进⾏转发；IP⾸部不会发⽣变化(源IP为CIP，⽬标IP始终为VIP)
客户端发起请求，经过层层路由到达离VS服务器最近的交换机，通过交换机转发给VS服务器，由VS服务器负载均衡转发请求给RS服务器。在此过程中VIP修改MAC地址调度请求给实践感想
真实主机。在此过程中通过ARP协议在⼀个局域⽹中⼴播寻找真实主机的MAC地址。每个RS 真实主机的⽹卡会⼀个别名地址VIP，实现全过程源地址为CIP，⽬标地址为VIP不变。调度基于寻找MAC。⽹关模型中的所有主机均要能与外⽹通信。这样RS主机就能够直接响应客户机。
(1)确保前端路由器将⽬标IP为VIP的请求报⽂⼀定会发送给Director；
解决⽅案：
2)禁⽌RS响应VIP的ARP请求；
a) arptables上定义；
b) 修改各RS的内核参数，并把VIP配置在特定的接⼝上实现禁⽌其响应；
(2)RS的RIP可以使⽤私有地址，也可以使⽤公⽹地址；
RIP使⽤私有地址可以通过在之前加⼀个路由器的⽅式和外⽹通信，直接响应客户机
(3)RS跟Director必须在同⼀物理⽹络中；
(4)请求报⽂必须由Director调度，但响应报⽂必须不能经由Director；
(5) 不⽀持端⼝映射；
(6) 各RS可以使⽤⼤多数的操作系统；
3.lvs-tun(ip tunneling)：IP隧道模型
转发⽅式：不修改请求报⽂的IP⾸部（源IP为CIP，⽬标IP为VIP），⽽是在原有的IP⾸部这外再次封装⼀个IP⾸部（源IP为DIP，⽬标IP为RIP）；
(1)RIP，DIP，VIP全得是公⽹地址；
(2)RS的⽹关不能也不可能指向DIP；
(3)请求报⽂经由Director调度，但响应报⽂将直接发给CIP；
(4) 不⽀持端⼝映射；
(5)RS的OS必须⽀持IP隧道功能；
4.lvs-fullnat：完整模型(同时改变请求报⽂的源IP和⽬标IP)
通过同时修改请求报⽂的源IP地址（cip-->dip）和⽬标IP地址（vip--> rip）实现转发；
注意：前三种为标准类型，第四种为后添加类型，内核默认可能不⽀持，需⾃编译内核
(1)VIP是公⽹地址；RIP和DIP是私⽹地址，且可以不在同⼀IP⽹络中，但需要通过路由互相通信；
(信阳毛尖的功效与作用
2)RS收到的请求报⽂的源IP为DIP，因此其响应报⽂将发送给DIP；
(3)请求报⽂和响应报⽂都必须经由director；
(4) ⽀持端⼝映射；
(5) RS可使⽤任意OS；
三、LVS scheduler调度算法
1.静态⽅法：仅根据算法本⾝进⾏调度
(1)RR ：round robin，轮询机制，依次分配请求，⽅式简单但时负载均衡的效果⼀般
(2)WRR ：weighted rr，加权轮询，权重越⼤承担负载越⼤
(3)SH ：source ip hash，源地址哈希，将来⾃同⼀个ip请求通过记录在ip hsash表中绑定在同⼀个服务器，实现ssion保持 缺点：调度粒度⼤，对负载均衡效果差；ssion黏性不同，连接时长保持不同
(4)DH ：desination ip hash，⽬标地址哈希。能实现连接追踪，但不考虑负载均衡效果
正向web代理，负载均衡内⽹⽤户对互联⽹的请求；
Client--> Director --> Web Cache Server(正向代理)
2.动态⽅法：根据算法及各RS当前的负载状态进⾏评估
Overhead负载值，VS转发时记录每个RS的Active和Inactive数量(甚⾄权重)进⾏算法计算
Active大学生读书心得
活动链接值，当发起新请求后保持在ESTABLISHED状态时，仍有请求响应
Inactive⾮活动链接值，在ESTABLISHED状态时，尚未断开保持空闲等待状态
(1)LC：least connection，最少连接
Overhead=A穿的英语怎么说
ctive*256+Inactive
后端的RS谁的连接少就分发请求⾄那台RS，若overhead⼀样则⾃上⽽下轮询列表中的RS
(2)WLC：weighted least connection，加权最⼩连接
Overhead=(Active*256+Inactive)/weight，计算结果⼩的将为选中的下⼀跳RS服务器
缺点：当Overhead⼀样时，⾃上⽽下轮询响应，权重⼩的若在列表上⽅则其会响应
(3)SED：Shortest Expection Delay，最短期望延迟
Overhead=(Active+1)*256/weight
缺点：解决WLC问题，但时⽆法确保权重⼩的主机⼀定响应
(4)NQ：never Queue，永不排队，SED算法改进
RS权重⼤⼩排列，每台RS服务器先分配⼀个请求，其余的按照权重⼤⼩计算分配
(5)LBLC：Locality-Bad LC，基于本地的最少连接，动态的 DH连接算法
(6)LBLCR：LBLC with Replication，带复制功能的LBLC
四、ipvsadm命令
1.管理集群服务：
ipvsadm -A|E -t|u|f rvice-address [-s scheduler][-p [timeout]]
ipvsadm -D -t|u|f rvi描写大海的词语
ce-address
-A：添加、-E：修改、-D：删除
rvice-address服务地址和 -t|u|f 结合使⽤，具体格式如下
-t, tcp, vip:port TCP的ip和port
-u, udp, vip:port UDP的ip和port
-f, fwm, MARK 防⽕墙标记
-s scheduler：默认为WLC调度算法，可省；
-p [timeout] ：超出时长，持久连接相关，默认时长为300秒
2.管理集群服务上的RS：
ipvsadm-a|e -t|u|f rvice-address -rrver-address [-g|i|m] [-w weight]
ipvsadm -d -t|u|f rvice-address -rrver-address
-
a：添加⼀个RS、-e：修改⼀个RS、-d：删除⼀个RS
rver-address指的是rip[:port]，端⼝可省表⽰与之前的rvice-address相同，只有nat模式⽀持端⼝映射才会使⽤[-g|i|m]
-g：GATEWAY （默认），lvs-dr模型
-i: IPIP， lvs-tun隧道模型
-m: MASQUERADE，lvs-nat模型
3.查看
ipvsadm -L|l[options]
-n：numeric，数字格式显⽰地址和端⼝；
-c：connection，显⽰ipvs连接；
--stats：显⽰统计数据；
--rate：速率
--exact：精确值，不经过单位换算的数值
4.清空规则：
ipvsadm -C
5.数器清零：
ipvsadm -Z [-t|u|f rvice-address]
6.保存和重载：
保存：
ipvsadm-S > /PATH/TO/SOME_RULE_FILE
ipvsadm-save > /PATH/TO/SOME_RULE_FILE
重载：
ipvsadm -R < /PATH/FROM/SOME_RULE_FILE
ipvsadm-restore< /PATH/FROM/SOME_RULE_FILE并重
注意：需要结合重定向⼀起使⽤，从⾃定义的规则⽂件中导⼊导出
附录（ipvsadm -h）：
