如何安装负载均衡集群LVS？

负载均衡集群LVS安装篇

一、LVS简介

LVS的定义

LVS，全称Linux Virtual Server，即Linux虚拟服务器，是一种高性能的负载均衡解决方案，它通过将来自客户端的网络请求分发到多台实际服务器（Real Server）上，以实现负载均衡、高可用性和高可靠性。

LVS的主要特点

高性能：LVS运行在Linux内核空间，能够高效处理网络数据包。

高可用性：通过与Keepalived等高可用软件结合使用，LVS可以实现故障转移和高可用性。

可扩展性：LVS可以支持数千个并发连接，适合大型和复杂的网络环境。

灵活性：支持多种负载均衡算法，如轮询（RR）、加权轮询（WRR）、最少连接（LC）、加权最少连接（WLC）等。

透明性：客户端不需要特殊配置即可使用LVS，因为它在网络层面上进行负载均衡。

多种工作模式：LVS支持NAT（网络地址转换）、DR（直接路由）、TUN（隧道）等多种工作模式。

二、LVS的组成

ipvs

ipvs是LVS的核心模块，负责处理网络流量的分发，它工作在Linux内核空间，通过修改数据包的目标IP地址和端口号，将请求分发到不同的真实服务器上。

ipvsadm

ipvsadm是用于管理ipvs的用户空间工具，提供了丰富的命令行接口，用于配置和管理LVS的规则。

三、LVS的工作模式

NAT模式

在NAT模式下，LVS作为网关设备，通过修改数据包的源或目的IP地址来实现负载均衡，这种模式适用于各种网络服务，如Web、数据库、邮件等。

NAT模式的特点：

安全性高：真实服务器不直接暴露在公网上，安全性较好。

支持端口映射：可以将客户端的请求映射到不同端口的真实服务器上。

性能瓶颈：由于请求和响应都需经过Director Server，高负载场景中，Director Server易成为性能瓶颈。

NAT模式的配置示例：

安装ipvsadm软件包
yum -y install ipvsadm
配置网卡
ifconfig eth0:0 192.168.60.200 broadcast 192.168.60.200 netmask 255.255.255.255 up
route add -host 192.168.60.200 dev eth0:0
开启系统的包转发功能
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
配置ipvsadm
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.60.200:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.60.200:80 -r 192.168.60.132:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.60.200:80 -r 192.168.60.144:80 -g
启动LVS服务
ipvsadm

DR模式

在DR模式下，LVS仅修改数据包的目的MAC地址，将流量直接路由到真实服务器，这种模式要求Director Server和Real Server必须在同一个物理网络中。

DR模式的特点：

高效性：由于不需要修改数据包的IP地址，只需修改MAC地址，因此性能较高。

不支持端口映射：所有真实服务器必须提供相同的服务端口。

依赖局域网：Director Server和Real Server必须在同一个物理网络中。

DR模式的配置示例：

安装ipvsadm软件包
yum -y install ipvsadm
配置网卡
ifconfig eth0:0 192.168.60.200 broadcast 192.168.60.200 netmask 255.255.255.255 up
route add -host 192.168.60.200 dev eth0:0
开启系统的包转发功能
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
配置ipvsadm
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.60.200:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.60.200:80 -r 192.168.60.132:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.60.200:80 -r 192.168.60.144:80 -g
启动LVS服务
ipvsadm

TUN模式

在TUN模式下，LVS通过IP隧道将流量转发到真实服务器，这种模式适用于真实服务器分布在不同地理位置的场景。

TUN模式的特点：

灵活性高：真实服务器可以分布在不同的地理位置。

性能较低：由于需要封装和解封装数据包，性能较NAT和DR模式低。

依赖IP隧道：需要配置IP隧道，增加了配置的复杂性。

TUN模式的配置示例：

安装ipvsadm软件包
yum -y install ipvsadm
配置网卡
ifconfig eth0:0 192.168.60.200 broadcast 192.168.60.200 netmask 255.255.255.255 up
route add -host 192.168.60.200 dev eth0:0
开启系统的包转发功能
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
配置ipvsadm
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.60.200:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.60.200:80 -r 192.168.60.132:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.60.200:80 -r 192.168.60.144:80 -g
启动LVS服务
ipvsadm

四、LVS的负载调度算法

轮询(Round Robin)

轮询算法将请求依次分配给每台真实服务器，适用于所有服务器性能相近的场景。

2. 加权轮询(Weighted Round Robin)

加权轮询算法根据服务器的权重分配请求，适用于服务器性能不一的场景，权重越高的服务器分配的请求越多。

3. 最少连接(Least Connections)

最少连接算法将请求分配给当前连接数最少的服务器，适用于长时间连接的服务，如数据库。

4. 加权最少连接(Weighted Least Connections)

加权最少连接算法结合了服务器的权重和当前连接数，适用于长时间连接且服务器性能不一的服务。

5. 源地址散列(Source Hashing)

源地址散列算法根据客户端IP地址进行散列，将请求分配到特定的服务器，适用于缓存服务器群。

五、LVS的高可用性配置

为了实现LVS的高可用性，通常与Keepalived结合使用，Keepalived是一款基于VRRP协议的高可用性软件，可以监控LVS的状态并在故障时进行切换。

Keepalived的安装与配置示例：

安装Keepalived软件包
yum -y install keepalived
配置Keepalived
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
配置内容示例如下：
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface eth0:0
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass your_password
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.60.200
    }
}

六、LVS的监控与维护

监控工具的选择

常用的监控工具有Nagios、Zabbix、Prometheus等，这些工具可以实时监控LVS的各项指标，如连接数、流量、状态等。

日志分析与故障排查

LVS的日志文件通常位于/var/log/messages或/var/log/syslog中，通过分析日志文件，可以了解LVS的运行状态和故障信息，常见的日志分析工具有ELK（Elasticsearch、Logstash、Kibana）栈。

定期备份与恢复

定期备份LVS配置文件和真实服务器的数据，确保在故障时能够快速恢复，备份策略可以包括全量备份和增量备份。

小伙伴们，上文介绍了“负载均衡集群lvs安装篇”的内容，你了解清楚吗？希望对你有所帮助，任何问题可以给我留言，让我们下期再见吧。