Liunx-Lvs配置項目練習

1.實驗環境配置

Lvs調度器有兩塊網卡 一塊僅主機和一塊nat網卡，客戶端nat模式，兩臺服務器為僅主機模式

2.集群和分布式簡介

集群與分布式系統簡介

集群 (Cluster)

集群是指將多臺計算機(通常為同構的)通過高速網絡連接起來，作為一個整體對外提供服務。

主要特點：

  • 高可用性：當某個節點故障時，服務可以快速轉移到其他節點
  • 負載均衡：工作負載可以分配到多個節點上
  • 可擴展性：可以通過增加節點來提升整體性能
  • 共享存儲：通常使用共享存儲系統

常見集群類型：

  1. 高可用集群：確保服務持續可用(如數據庫集群)
  2. 負載均衡集群：分散請求到多個節點(如Web服務器集群)
  3. 高性能計算集群：用于科學計算等需要大量計算資源的場景

分布式系統 (Distributed System)

分布式系統是由多臺計算機通過網絡連接，協同完成任務的系統，這些計算機可以位于不同地理位置。

主要特點：

  • 資源共享：可以共享硬件、軟件和數據
  • 并發性：多個節點可以同時處理不同請求
  • 透明性：用戶無需知道具體由哪個節點提供服務
  • 容錯性：部分節點故障不影響整體系統運行
  • 可擴展性：可以方便地增加節點

關鍵技術：

  • 分布式計算：如MapReduce
  • 分布式存儲：如HDFS、分布式數據庫
  • 分布式通信：如RPC、消息隊列
  • 一致性協議：如Paxos、Raft

集群與分布式的區別

特性集群分布式系統
節點位置通常在同一數據中心可以跨地域分布
節點類型通常同構可以異構
通信延遲低(局域網)可能較高(廣域網)
管理復雜度相對簡單更復雜
典型應用場景Web服務器、數據庫集群云計算平臺、大型互聯網服務

兩者在實際應用中常常結合使用，例如分布式系統可能由多個集群組成。

3.lvs-nat模式數據邏輯

1.客戶端發送訪問請求，請求數據包中含有請求來源(cip)，訪問目標地址(VIP)訪問目標端口(9000port)
2.VS服務器接收到訪問請求做DNAT把請求數據包中的目的地由VIP換成RS的RIP和相應端
3.RS1相應請求，發送響應數據包，包中的相應保溫為數據來源(RIP1)響應目標(CIP)相應端口(9000port)
4.VS服務器接收到響應數據包，改變包中的數據來源(RIP1-->VIP),響應目標端口(9000-->80)5.VS服務器把修改過報文的響應數據包回傳給客戶端
6.Ivs的NAT模式接收和返回客戶端數據包時都要經過lvs的調度機，所以vs的調度機容易阻塞

4.lvs-nat實驗配置

首先利用事先編寫的peizhi.sh 的shell腳本給四臺主機配好ip

確保兩臺的http服務為開啟狀態

給兩臺http服務器的index編寫內容，實際情況下兩臺服務器發布配置內容應該為一模一樣，為方便后續實驗驗證，將兩臺服務區分開

將兩臺服務器的網關設置為調度服務器的vip 192.168.182.123

在lvs調度服務器上安裝ipvsadm

首先將lvs調度服務器上開啟ip轉發功能

編寫lvs調度策略

最后在客戶機上訪問http服務

修改策略再次驗證一下

可以看見訪問一次122 訪問兩次121

5.lvs的dr模式和nat模式的區別

LVS（Linux Virtual Server）的 NAT 模式 和 DR 模式 是兩種最常用的負載均衡實現方式，它們在架構、性能、配置復雜度等方面有顯著區別。以下是兩者的核心對比：

1. 數據包轉發原理

特性NAT 模式DR 模式（Direct Routing）
修改內容修改請求和響應的?IP 地址/端口僅修改請求的?MAC 地址
請求路徑客戶端 → LVS → 真實服務器 → LVS → 客戶端客戶端 → LVS → 真實服務器 → 客戶端（直接返回）
響應路徑必須經過 LVS 調度器（SNAT）真實服務器直接返回客戶端（不經過 LVS）

2. 性能對比

特性NAT 模式DR 模式
吞吐量較低（LVS 是瓶頸）極高（僅處理入站請求）
延遲較高（兩次經過 LVS）低（響應不經過 LVS）
適用場景小規模集群、需要端口轉換高性能場景（如大型網站）

3. 網絡配置要求

特性NAT 模式DR 模式
真實服務器（RS）網關必須指向 LVS 調度器可指向其他路由器
IP 轉發需啟用?net.ipv4.ip_forward=1不需要
IP 地址RS 使用私有 IP，LVS 需要公網 IPRS 和 LVS 需在同一局域網，且 RS 可隱藏

4. 配置復雜度

特性NAT 模式DR 模式
LVS 配置簡單（只需 DNAT/SNAT）需配置 ARP 抑制和 MAC 重寫
真實服務器配置簡單（改網關即可）需綁定 VIP 到 lo 接口，并配置 ARP 規則
典型命令ipvsadm -A -t VIP:80 -s rripvsadm -a -t VIP:80 -r RIP:80 -mipvsadm -A -t VIP:80 -s rripvsadm -a -t VIP:80 -r RIP:80 -g

5. 優缺點對比

NAT 模式
  • 優點：
    • 支持端口映射（VIP 和 RIP 端口可不同）。
    • 真實服務器可隱藏在內網。
  • 缺點：
    • LVS 容易成為性能瓶頸。
    • 需要維護連接狀態（消耗內存）。
DR 模式
  • 優點：
    • 性能接近物理極限（響應直接由 RS 返回）。
    • LVS 僅處理入站請求，吞吐量高。
  • 缺點：
    • 要求 RS 和 LVS 在同一局域網。
    • 需配置 ARP 抑制，防止 IP 沖突。

6.lvs的dr實驗配置

1.客戶端發送數據幀給vs調度主機幀中內容為客戶端IP+客戶端的MAC+VIP+VIP的MAC
2.VS調度主機接收到數據幀后把幀中的VIP的MAC該為RS1的MAC，此時幀中的數據為客戶端IP+客戶端的MAC+VIP+RS1的MAC
3.RS1得到2中的數據包做出響應回傳數據包，數據包中的內容為VIP+RS1的MAC+客戶端IP+客戶端IP的MAC

我們將server服務器的vip配置在回環接口上，lvs的vip添加在僅主機網卡上。在添加一臺主機模擬路由器裝置。

兩臺服務器以及lvs調度器的網關都為路由器相應的網段；兩臺服務器上配置回環接口vip將lvs調度器的vip添加到網卡上；

編寫回環接口配置vip為192.168.182.200

利用scp命令將配置文件直接傳輸給server2

然后將兩臺服務器和lvs的arp回應關閉

其他主機依次操作，在路由器上開啟火墻的ip偽裝服務，實現五臺主機互相連通

在lvs調度服務器上配置調度策略

在客戶端驗證策略是否生效。

客戶端成功訪問服務器的http服務，且根據策略調度。

7.利用wireshark抓包軟件驗證dr模式的特性

可以觀察到數據包里的ip只在CIP和VIP之間轉換

數據包的mac地址一直在變化

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