本期來講講什么是LVS集群？

集群和分布式

集群（Cluster），解決某個問題將多臺計算機組合形成的系統群。

常見的集群類型：

  • 負載均衡(LoadBalancing，簡稱LB)：由多個相同配置的主機組成，每個主機經過調度承擔部分訪問，防止單點故障提高系統可用性。常用的負載均衡實現方式由Nginx，LVS等。
  • 高可用（High Availiablity，簡稱HA)： ，是指系統或服務在規定時間內持續正常運行的能力，核心目標是最大限度減少停機時間，確保業務或功能在面對故障（如硬件損壞、軟件錯誤、網絡中斷等）時仍能穩定提供服務。

? ? ? ? MTBF:Mean Time Between Failure 平均無故障時間，正常時間 MTTR:Mean Time To Restoration（ repair）平均恢復前時間，故障時間

? ? ? ? 可用性等級計算方式：A=MTBF/（MTBF+MTTR），計算結果越接近“1”高可用性越高

  • 高性能計算（High-performance computing，HPC)：高性能計算，國家戰略資源

負載均衡與高可用的關系：

負載均衡是實現高可用的核心手段之一，高可用的目標是 “不中斷服務”，而負載均衡通過分散流量和自動剔除故障節點，直接避免了 “單臺服務器故障導致整體崩潰” 的風險。

分布式

一個業務被拆成多個子業務，或者本身就是不同的業務，部署在多臺服務器上。分布式 中，每一臺服務器實現的功能是有差別的，數據和代碼也是不一樣的，分布式每臺服務器功能加起 來，才是完整的業務

分布式常見應用：

  • 分布式應用-服務按照功能拆分，使用微服務
  • 分布式靜態資源--靜態資源放在不同的存儲集群上
  • 分布式數據和存儲--使用key-value緩存系統
  • 分布式計算--對特殊業務使用分布式計算，比如Hadoop集群

分布式圖解

集群和分布式的區別：

分布式是以縮短單個任務的執行時間來提升效率的，而集群則是通過提高單位時間內執行的任務數來提升效率。

LVS介紹

LVS概念

LVS（Linux virtual server）：是一種負載調度器，是負載均衡的一種實現方式。

  • VS：虛擬服務器，LVS調度器
  • RS：內網真實服務器，提供服務
  • CIP：客戶端IP
  • VIP：LVS的外網IP
  • DIP：LVS的內網IP
  • RIP：RS的IP

LVS集群結構圖

LVS的集群類型

集群類型說明
nat修改請求報文的目標IP，多目標IP的DNAT
dr操縱封裝新的MAC地址
tun在原請求IP報文之外添加一個IP首部
fullnat修改請求報文的源和目標IP

tun與fullnat只做了解并沒有實驗配置提及 ，常用的還是DR與NAT，默認為DR。

LVS的調度算法

靜態方法：僅根據算法本身進行調度，不考慮RS的負載情況。

動態方法：主要根據每RS當前的負載狀態及調度算法進行調度Overhead=value較小的RS將被調度。

靜態調度算法作用
RR(roundrobin)輪詢調度RS，配置有差異不推薦
WRR(Weighted RR)根據權重來進行輪詢調度，配置高的加權調度被調度次數多
SH(Source Hashing)基于源地址哈希，將來自同一源地址的請求調度到同一服務器，可實現會話粘性
DH(Destination Hashing)基于目標地址哈希，將發往同一目標地址的請求調度到同一服務器
動態調度算法作用
LC(least connections)調度到當前連接數最少的服務器，使各服務器負載更均衡
WLC(Weighted LC)帶權重的最少連接調度，綜合考慮服務器權重和當前連接數進行調度
SED(：Shortest Expection Delay)計算服務器的預期延遲（考慮權重和當前連接數），調度到預期延遲最小的服務器
NQ(Never Queue)第一輪均勻分配，后續SED
LBLC(Locality-Based LC)動態的 DH 算法，基于局部性的最少連接調度，兼顧目標地址哈希和最少連接
LBLACR(LBLC with Replication)帶復制功能的 LBLC，通過服務器復制進一步優化負載均衡和故障容錯

在4.15版本內核以后新增調度算法

1.FO(Weighted Fai Over)調度算法：常用作灰度發布。

算法原理：

遍歷虛擬服務所關聯的真實服務器鏈表，找到還未過載的且權重最高的真實服務器，進行調度。當服務器承接大量連接，可以對此服務器進行過載標記，之后 VS 調度器就不會把連接調度到有過載標記的主機中。

2.OVF(Overflow-connection)調度算法：適用于服務器性能有差異且流量波動較大的場景，如電商。

算法原理：

基于真實服務器的活動連接數量和權重值實現。遍歷虛擬服務相關聯的真實服務器鏈表，找到權重值最高的可用真實服務器。一個可用的真實服務器需要同時滿足以下條件：

  • 未過載；
  • 真實服務器當前的活動連接數量小于其權重值；
  • 其權重值不為零 。

將新連接調度到權重值最高的真實服務器，直到其活動連接數量超過權重值，之后調度到下一個權重值最高的真實服務器。

實驗

安裝LVS

[root@client ~]# dnf install ipvsadm -y

ipvsadm命令參數

核心功能：

  • 集群服務器管理：增、刪、改

  • 集群服務的RS管理：增、刪、改

  • 查看

1.管理集群服務中的增刪改

#命令格式
ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]]-A #添加-E #修改-t #tcp服務-u #udp服務-s #指點調度算法，默認為WLC，rr為輪詢，wrr為權重輪詢-p #設置吃就連接超時，將同一個時間段將一個訪問請求調度給同一個RS-f #firewall mask 火墻標記，是一個數字-L #查看lvs策略 + n 不做解析ipvsadm -Ln #不做解析查看lvs策略

[root@lvs ~]# ipvsadm -A -t 172.25.254.100:80 -s rr	
[root@lvs ~]# ipvsadm -E -t 172.25.254.100:80 -s wrr
[root@lvs ~]# ipvsadm -E -t 172.25.254.100:80 -s wrr -p 360
[root@lvs ~]# ipvsadm -A -f 66 -s rr
[root@lvs ~]# ipvsadm -D -t 172.25.254.100:80
[root@lvs ~]# ipvsadm -C
[root@lvs ~]# ipvsadm -L	#查看lvs調度策略	
[root@lvs ~]# ipvsadm -Ln	#n不做解析的查看調度策略

2.管理集群服務中的RS增刪改

#命令格式
ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r realserver-address [-g|i|m] [-w weight]-a #添加-e #更改-t #tcp / -u #udp-f #火墻標簽-r #指定RS地址-g #直連路由模式-i #ipip隧道模式-m #nat模式-w #設定權重-C #清空lvs策略-L #查看lvs策略 + n 不做解析ipvsadm -Ln #不做解析查看lvs策略--rate #輸出速率信息ipvsadm -Ln --rate-Z #清空計數器

[root@lvs ~]# ipvsadm -A -t 172.25.254.100:80 -s rr
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.44.10 -m
[root@lvs ~]# ipvsadm -a -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.44.20 -g
[root@lvs ~]# ipvsadm -e -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.44.20 -m -w 2
[root@lvs ~]# ipvsadm -e -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.44.30 -i -w 2
[root@lvs ~]# ipvsadm -d -t 172.25.254.100:80 -r 192.168.0.30

3.lvs調度策略的備份與恢復
#備份與恢復
[root@lvs ~]# ipvsadm-save -n > /mnt/ipvsadm.rule    備份規則策略到文件中
[root@lvs ~]# ipvsadm-restore < /mnt/ipvsadm.rule    重載規則策略
4.lvs調度策略的開機啟動

由于缺少備份到/etc/sysconfig/ipvsadm規則調度文件，所以不能開機啟動。


#需要先把調度策略導入生成調度規則文件，具有調度規則文件后才能開啟服務進程
[root@lvs ~]# ipvsadm-save -n > /etc/sysconfig/ipvsadm
[root@lvs ~]# ipvsadm -C
[root@lvs ~]# systemctl enable --now ipvsadm
#開機啟動后就會自動重載保存在調度規則的文件

LVS-NAT模式

環境

主機名IP
客戶端（nat）172.25.254.70/24
LVS服務器（雙網卡，nat與僅主機）

172.25.254.100/24

192.168.5.10/24

web服務器1（僅主機）192.168.5.100/24
web服務器2（僅主機）192.168.5.200/24

客戶端：

? ? ? ? 配好IP即可

LVS服務器：

? ? ? ? 配置好IP和內核路由以及LVS規則

?開啟內核路由：

? 編寫LVS規則：

? 查看LVS規則：

web服務器(兩臺web服務器類似)：

? ? ? ? 安裝httpd，開啟服務、編寫默認發布文件

開啟服務：

編寫默認發布文件：

記得關閉火墻（便于測試）

測試（用客戶端連續訪問172.25.254.100多次）：

服務器1、2輪流應答客戶端

LVS-DR模式

環境

主機名IP
客戶端（nat）e0：172.25.254.111/24
路由器（雙網卡）

e0：172.25.254.100/24

e1：192.168.44.100/24

調度器（僅主機）

e0：192.168.44.200/24

e1：192.168.44.220/24

服務器1（僅主機）

e0：192.168.44.10/24

lo：192.168.44.220/32

服務器2（僅主機）

e0：192.168.5.100

lo：192.168.5.250（vip）

客戶端：

? ? ? ? 配好IP即可

路由器配置：

? ? ? ? ?配置IP 并開啟內核路由以及地址偽裝

#開啟內核路由
vim /etc/sysctl.confnet.ipv4.ip_forward = 1#開啟地址偽裝
firewall-cmd --permanent --add-masquerade#開啟iptab地址轉換亦可
iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth1 -j SNAT --to-source 192.168.5.10#地址偽裝和iptable地址轉換選一種即可

LVS主機配置：?

????????配置ip?

配置LVS規則：

ipvsadm -A -t 192.168.5.250:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.5.250:80 -r  192.168.5.100:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.5.250:80 -r  192.168.5.200:80 -g

?查看LVS規則：

服務器（兩臺服務器類似）

? ? ? ? 配置ip

?下載、啟用、配置httpd

?????????????????開啟服務：

???編寫默認發布文件：

記得關閉火墻（便于測試）

關閉服務器1與服務器2響應arp：

測試：

服務器1、2輪流應答客戶端

lvs會話保持

解決問題：客戶需要提交響應信息給服務器，如果單 純的進行調度會導致客戶填寫的表單丟失

解決方案：

在進行調度時，不管用什么算法，只要相同源過來的數據包我們就把他的訪問記錄在內存中，也就是把這個源的主機調度到了那個RS上，設置持久連接超時。

#跟蹤鏈接
[root@lsv-dr ~]# ipvsadm -lnc
IPVS connection entries
pro expire state       source             virtual            destination
TCP 01:56  FIN_WAIT    192.168.44.100:48534 192.168.44.220:80  192.168.44.10:80
TCP 01:55  FIN_WAIT    192.168.44.100:48518 192.168.44.220:80  192.168.44.20:80
#expire為長鏈接超時時間，在鏈接未超時再次訪問不用經過三次握手，apache的一個長連接默認為兩分鐘#設置持久超時時間來將同一個時間段將一個訪問請求調度給同一個RS
[root@lsv-dr ~]# ipvsadm -E -t 192.168.44.220:80 -s rr -p 1	#-p 1默認不是1s而是1min
[root@lsv-dr ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.44.220:80 rr persistent 1	#持久連接超時時間默認為360s-> 192.168.44.10:80             Route   1      0          0-> 192.168.44.20:80             Route   1      0          0

只有當最后一個FIN WATT結束，ASSURED才會倒計時最后一次apeach長連接超時時間默認為2分鐘并且只有當最后一個ASSURED倒數結束下一個訪問VIP的客戶才會被調度到另一個RS上 ?

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