如何配置负载均衡集群LVS？

负载均衡集群LVS配置

一、

Linux Virtual Server (LVS) 是一种高性能、高可用性的服务器负载均衡解决方案，广泛应用于大规模网络服务如Web、数据库和邮件服务等，本文将详细介绍LVS的工作原理、工作模式以及如何配置LVS来实现高效的负载均衡。

二、负载均衡的结构

1、负载调度器（Load Balancer或Director）：作为整个集群系统的唯一入口，对外使用所有服务器共有的VIP地址，通常配置主备两台调度器实现热备份，确保高可用性。

2、服务器池（Server Pool）：由多个真实服务器组成，每个节点具有独立的RIP地址，只处理来自调度器的请求。

3、共享存储（Shared Storage）：为所有节点提供稳定一致的文件存取服务，确保整个集群的统一性。

三、LVS的工作模式

LVS有三种主要的工作模式：NAT模式、TUN模式和DR模式。

1. NAT模式（地址转换）

特点：负载调度器作为所有服务器节点的网关，修改数据包的目标IP地址和端口，然后将请求转发给后端的真实服务器。

优点：集群中的服务器可以使用任何支持TCP/IP的操作系统，只要负载均衡器有一个合法的IP地址。

缺点：所有请求和应答都需要经过负载均衡器，当服务器节点增长过多时，负载均衡器会成为系统的瓶颈。

原理：客户端请求到达负载调度器后，根据调度算法决定将请求发送给哪个后端服务器，并将目标IP地址改为该服务器的RIP，再将响应返回给客户端。

2. TUN模式（IP隧道）

特点：采用开放式的网络结构，负载调度器仅作为客户机的访问入口，各节点通过各自的Internet连接直接回应客户机。

优点：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，适合处理巨大的请求量。

缺点：需要所有的服务器支持“IP Tunneling”，且对网络要求较高。

原理：负载调度器接收到客户的请求数据包后，根据调度算法决定将请求发送给哪个后端服务器，并通过IP隧道将请求转发给该服务器，服务器直接将响应返回给客户。

3. DR模式（直接路由）

特点：负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道。

优点：减少了负载均衡器的大量数据流动，适合处理巨大的请求量。

缺点：需要负载调度器与真实服务器在同一局域网环境。

原理：负载调度器接收到客户的请求数据包后，根据调度算法决定将请求发送给哪个后端服务器，并将目标MAC地址改为该服务器的MAC地址，服务器直接将响应返回给客户。

四、LVS的负载调度算法

1、轮询（Round Robin）：将收到的访问请求按照顺序轮流分配给群集中的各节点。

2、加权轮询（Weighted Round Robin）：根据调度设置的权重值来分发请求，权重值高的节点优先获得任务。

3、最少连接（Least Connections）：将请求分配给当前连接数最少的服务。

4、加权最少连接（Weighted Least Connections）：考虑服务器权重的最少连接算法。

5、源地址散列（Source Hashing）：根据客户端IP地址进行散列，保证来自同一客户端的请求总是被分配到同一台服务器。

6、目的地址散列（Destination Hashing）：根据目的IP地址进行散列。

五、配置LVS集群的步骤

1. 配置NAT模式

环境准备：内网网卡ens33: 192.168.59.130，外网网卡ens36: 192.168.226.131。

安装ipvsadm：yum -y install ipvsadm。

配置网卡：配置内网网卡ens33和外网网卡ens36。

配置路由转发功能：echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward。

添加虚拟服务器：ipvsadm -A -t 192.168.226.131:80 -s rr。

添加后端服务器：ipvsadm -a -t 192.168.226.131:80 -r 192.168.59.132:80 -m -w 100。

2. 配置DR模式

环境准备：负载调度器192.168.80.30，Web服务器192.168.80.10和192.168.80.20，NFS共享服务器192.168.80.40。

停止防火墙：systemctl stop firewalld.service。

加载ip_vs模块：modprobe ip_vs。

配置虚拟IP地址：在/etc/sysconfig/network-scripts/目录下创建ifcfg-ens33:0文件，内容如下：

    DEVICE=ens33:0
    ONBOOT=yes
    IPADDR=192.168.80.188
    NETMASK=255.255.255.255

启动虚拟IP地址：ifup ens33:0。

添加虚拟服务器：ipvsadm -A -t 192.168.80.188:80 -s rr。

添加后端服务器：ipvsadm -a -t 192.168.80.188:80 -r 192.168.80.10:80 -m。

六、常见问题及解答

问题一：在DR模式下，如何处理ARP广播问题？

回答：在DR模式中，负载调度器和节点服务器都要配置相同的VIP地址，这会导致ARP通信紊乱，解决方法是设置内核参数arp_ignore=1，使系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求。

问题二：在DR模式下，如何处理RealServer返回报文的ARP请求？

回答：设置内核参数arp_announce=2，使系统不使用IP包的源地址作为ARP请求包中的源IP地址，而是选择发送接口的IP地址。

LVS是一个功能强大的负载均衡解决方案，适用于各种大规模的网络服务，通过合理配置和使用不同的工作模式和调度算法，可以实现高效、稳定的负载均衡，本文详细介绍了LVS的工作原理、工作模式以及具体的配置步骤，希望能帮助读者更好地理解和应用LVS。

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