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LVS（Linux Virtual Server Linux) 虚拟服务器
LVS（Linux Virtual Server Linux) 虚拟服务器
它是一个虚拟的服务器集群系统，1998年5月由章文嵩博士成立，是国内最早出现自由软件项目之一
官网：http://www.linuxvirtualserver.org
中文站点：http://zh.linuxvirtualserver.org
学习LVS之前，我们先来了解一下什么是集群。
集群（cluster）：
就是一组主机，作为一个整体向用户提供一组网络资源，其中单个的主机就是集群的节点（node）
集群种类：
LB负载均衡集群（Load Balance）：几台机器共同提供服务
HA高可用集群（High Availability）：集群发生单点故障时，由备份顶上去
HPC高性能计算集群（High Perfermance Computing）：将几台机器的cpu联合起来，进行并行运算，提高效率
LB负载均衡集群的实现手段：
硬件手段：F5负载均衡器
软件手段：LVS（osi 4层）、Nginx（osi 7层）
LVS集群的三层结构：
1、分发器（director）或者叫 负载调度器（load balance）
它是整个集群对外的一个前端机，负责将客户的请求发送到一组服务器上执行，而客户端认为服务是来自一个IP地址（VIP虚拟IP地址）。
2、服务器池（server pool）
是一组真正执行客户请求的服务器real server，用来提供服务，比如：web、ftp、dns、mail等
3、共享存储（shared storage）
为服务器池提供一个共享的存储区，使得服务器池拥有相同的数据。
LVS的三种包转发模式：
1、NAT（网络地址映射）
通过网络地址转换将一组服务器构成一个高性能的虚拟服务器。它支持任何操作系统以及私有网络，并且只需要一个公网IP地址。
缺点：请求量大时，就会有很大的延迟，因为只从一个IP地址出去。
下图是NAT的包转发过程
CIP：客户端IP，也就是公网IP，用于向集群发送请求
VIP：提供服务的虚拟IP
DIP：分发器接受到请求后，由DIP转发出去到各个集群节点
RIP：real ip 真实服务器的IP
2、IP_TUN（IP隧道）
分发器将请求分配到不同的real server上，real server处理后直接回复给客户机，也就是绕过分发器，这样即提高了服务的高效性，也能充分发挥分发器的调度能力。
此模式下，real server可以在任何LAN或WLAN上运行，这意味着允许地理上的分布。服务器必须拥有真实的IP，与客户机通讯，并且支持隧道协议
3、DR（Direct Routing）(应用较多)
与IP tuning类似，相比于IPtun，没有IP封装的开销，但它采用的是物理层技术（修改MAC地址），所有服务器都必须在同一个网段。而tun模式可跨网段
LVS三种包转发模式的比较：
一些属性的比较：
| NAT模式 | IP-TUN模式 | DR模式 | |
| 节点要求 | 可以是任何操作系统 | 必须支持IP隧道，目前只有Linux | 支持虚拟网卡设备，能够禁用设备的ARP相应 |
| 网络要求 | 拥有私网IP的局域网 | 拥有合法IP（公网地址）的局域网或广域网 | 拥有合法IP的局域网，节点和调度器必须在同一网段 |
| 支持的节点数 | 10-20个，视调度器的处理能力而定 | 可以支持100个节点 | 与IP-TUN相同 |
| 网关 | 调度器就是各节点的网关 | 节点和自己的网关或路由器连接，不经过调度器 | 与IP-TUN相同 |
| 节点安全性 | 较好，节点采用的是内部ip，较为隐蔽 | 较差，节点采用的是公网IP，完全暴露 | 与IP-TUN相同 |
| IP要求 | 仅需要一个合法IP，作为虚拟IP（VIP） | 除VIP外，每个节点有合法的IP，可以和客户端直接通信 | 与IP-TUN相同 |
总体来说。在性能方面，NAT模式较其他两种来说差一倍（因为他有一个拆包和封装包的过程，用来做地址转换），目前应用最多的负载均衡是LVS-DR和Nginx负载均衡
LVS的几种调度模式
1、轮询（Round Robin）：将请求按照顺序依次分配给real-server
2、加权轮询（Weight RR）：带有权重值的轮循，权重为0时，不接收请求
3、最少连接数（Least Connections）：优先分配到当前连接数少的real-server上
4、加权最少连接数（Weight LC）：在LC的基础上加了一个权重值
还有很多种，这里只介绍了常用的几种
三种转发模式的实战
1、NAT模式
下面是一个拓扑图：
准备工作：关掉虚拟机的iptables和selinux
iptables -F
Director（分发器）配置（63）：
1、打开路由转发功能
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1
2、配置网络环境
eth0：192.168.1.63 模式：桥接 （用来模拟VIP）
eth1：192.168.2.63 模式：Vmnet4 （用来模拟DIP）
3、安装LVS工具ipvsadm
cd /run/media/root/CentOS\ 7\ x86_64/Packages/
rpm -ivh ipvsadm-1.27-7.el7.x86_64.rpm
4、配置分发功能
ipvsadm -A -t 192.168.1.63:80 -s rr
-A添加一条规则
-t 表示 tcp， 后面跟VIP：端口
-s 指定调度算法round-robin轮循，即每一台real-server执行一次请求
此分发器的目的是，一旦接收到来自1.63：80的请求，不做处理，只负责分发给real-server
ipvsadm -a -t 192.168.1.63:80 -r 192.168.2.62 -m
ipvsadm -a -t 192.168.1.63:80 -r 192.168.2.64 -m
-a 表示添加real-server的地址
-r 指定real-server的IP
-m masquerade表示NAT模式的LVS
查看：ipvsadm -L -n #查看规则，显示虚拟服务器表 -L列出 -n不解析
-c 查看客户端连接分发器，以及real-server的情况
--stats 连接dezhunagtai
--rate 速率
-Z 清空服务器的记录 zero
-C 清空规则 clear
-d 删除 （ipvsadm -d -t 192.168.1.63:80 -r 192.168.2.62精确到一个real-server）
保存：ipvsadm -S
保存在了/etc/sysconfig/ipsadm
real-server配置
准备：
real-server1（62）：eth0: 192.168.2.62 网关：192.168.2.63 Vmnet4
real-server2（64）：eth0: 192.168.2.64 网关：192.168.2.63 Vmnet4
将62和64配置为real-server，并提供web服务
yum install httpd
报错：ServerName
vim /etc/httpd/conf/httpd.conf
ServerName 192.168.2.64:80
echo “192.168.2.64 welcome” > /var/www/html/index.html
systemctl start httpd
测试
测试时，尽量在别的服务器上测试，因为测试工具本身也会消耗CPU和内存资源
准备：yum install elinks #网络测试工具
测试real-server
elinks 192.168.2.64
elinks 192.168.2.64 --dump
测试VIP
elinks 192.168.1.63 --dump
多次执行，发现。62和64轮流响应
2、IP-TUN模式
概述：
DR模式是通过MAC，规模是一个交换网络，而TUN模式，是通过给数据包加上新的IP头部来实现，所以可以跨越整个广域网
异地机房
好处：可以容灾 坏处：不能实现边界最近访问到对应realserver
实战：
1、将63配置成Director
1）、网络
eth0 DIP
eth0:1 VIP
2）、配置分发功能
ipvsadm -A -t 192.168.1.63:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.1.63:80 -r 192.168.1.62 -i
ipvsadm -a -t 192.168.1.63:80 -r 192.168.1.64 -i
i为IP-tun模式，-g 表示DR模式
ipvsadm -Ln 查看
2、real-server配置
1）、配置RIP
62：eth0: 192.168.1.62 网关：192.168.1.1 桥接
64：eth0: 192.168.1.64 网关：192.168.1.1 桥接
modprobe ipip #加载ipip隧道模块，就会有默认的tunl0隧道
ifconfig -a 可以看到tunl0
2）、配置VIP
采用环回口
cp ifcfg-lo ifcfg-tunl0
vim ifcfg-tunl0
DEVICE=tunl0
IPADDR=192.168.1.63
NETMASK=255.255.255.255
重启网络服务
systemctl restart network
3）、关闭ARP转发，
目的是防止VIP冲突，因为每台机器都有1.63，我们的目的是当1.63的请求过来经过交换机后，只让分发器接受，对于real-server来说，只要不属于eth0上对应ip地址的包，都丢弃。
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/tunl0/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/tunl0/arp_announce
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/tunl0/rp_filter #默认为1 ，改为0关闭此功能
rp_filter 用于实现反向过滤技术，即uRPF，它验证反向数据包的流向，以避免伪装IP攻击，即从哪儿收到，就从哪儿发出去
而TUN模式，从real-server出去的IP数据包是直接回复给客户机的，所以要关闭此功能。实际上，DR和TUN模式就是在网络层使用了一个伪装IP数据包的功能
使其永久生效：
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.tunl0.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.tunl0.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.tunl0.rp_filter=0
sysctl -p 生效
3、启动httpd,用elinks测试
3、DR模式
Director（分发器）配置（63）：
1、网络环境配置
DIP: eth0 192.168.1.70
VIP: eth0:1 192.168.1.63
需要两个网卡配置文件，拷贝eth0的即可，同时eth0:1的MAC地址必须和
eth0相同，GATEWAY和DNS可以去掉，重启网络服务生效。
2、配置分发功能
ipvsadm -A -t 192.168.1.63:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.1.63:80 -r 192.168.1.62 -g
ipvsadm -a -t 192.168.1.63:80 -r 192.168.1.64 -g
注意：三种模式中只有NAT需要开启路由转发功能。因为数据在回给客户机的时候需要经过分发器。
real-server配置
1、配置RIP
62：eth0: 192.168.1.62 网关：192.168.1.1 桥接
64：eth0: 192.168.1.64 网关：192.168.1.1 桥接
2、配置VIP
采用环回口
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:1
vim ifcfg-lo:1
DEVICE=lo:1
IPADDR=192.168.1.63
NETMASK=255.255.255.255
3、关闭ARP转发
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eno16777736/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eno16777736/arp_announce
arp_ignore=1 : 当arp请求过来时，如果接收的网卡设备上没有这个IP，就不做出响应。默认是0，只要有一个网卡上有这个IP，就响应，发送MAC地址
arp_announce=2 ：宣告，如果eth0接受到一个VIP的arp请求，内核判断这个VIP地址是不是和eth0上的一致，如果一致，则回复，不一致，丢弃。
使其永久生效
vim /etc/sysctl.conf
文件最后追加
net.ipv4.conf.eno16777736.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.eno16777736.arp_announce = 2
sysctl -p 生效
4、网关指向出口路由器的IP
vim .../ifcfg-eno16777736
GATEWAY=192.168.1.1
5、启动httpd，用elinks测试
注意提前修改/var/www/html/index.html中的内容，方便看效果
如有错误，敬请指正~~