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18.6-18.10

LVS 集群 負載均衡集群

18.6 負載均衡集群介紹

  • 主流開源軟件LVS、keepalived、haproxy、nginx等

  • 其中LVS屬於4層(網絡OSI 7層模型),nginx屬於7層,haproxy既可以認為是4層,也可以當做7層使用

  • keepalived的負載均衡功能其實就是LVS(keepalived內置帶有LVS)

  • lvs這種4層的負載均衡是可以分發除80外的其他端口通信的,比如MySQL的,而nginx僅僅支持http,https,mail,haproxy也支持MySQL這種

  • 相比較來說,LVS這種4層的更穩定,能承受更多的請求,而nginx這種7層的更加靈活,能實現更多的個性化需求


18.7 LVS介紹

  • LVS是由國人章文嵩開發

  • 流行度不亞於apache的httpd,基於TCP/IP做的路由和轉發,穩定性和效率很高

  • LVS最新版本基於Linux內核2.6,有好多年不更新了

  • LVS有三種常見的模式:NAT(iptables nat表)、DR、IP Tunnel

  • LVS架構中有一個核心角色叫做分發器(Load balance),它用來分發用戶的請求,還有諸多處理用戶請求的服務器(Real Server,簡稱rs)


LVS NAT模式

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  • 這種模式借助iptables的nat表來實現

  • 用戶的請求到分發器後,通過預設的iptables規則,把請求的數據包轉發到後端的rs上去

  • rs需要設定網關為分發器的內網ip

  • 用戶請求的數據包和返回給用戶的數據包全部經過分發器,所以分發器成為瓶頸

  • 在nat模式中,只需要分發器有公網ip即可,所以比較節省公網ip資源

  • 這種模式的好處是節省公網IP,但是調度器會成為一個瓶頸。因為當訪問量巨大的時候,調度器的請求量也會隨著變大,所以處理用戶請求和分發rs的結果處理會嚴重影響效率。

  • 一般使用NAT的模式訪問量不能太大,規模也不支持太大,一般建議10臺以下服務器。要想想10臺以上服務器,需要巨大的成本來升級硬件配置。

  • NAT模式就是利用iptables轉發


LVS IP Tunnel模式

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  • load balancer與rs建立ip tunnel,實現原理是更改了數據包的目的ip。

  • 這種模式,需要有一個公共的IP(為用戶提供服務)配置在分發器和所有rs上,我們把它叫做vip

  • 客戶端請求的目標IP為vip,分發器接收到請求數據包後,會對數據包做一個加工,會把目標IP改為rs的IP,這樣數據包就到了rs上

  • rs接收數據包後,會還原原始數據包,這樣目標IP為vip,因為所有rs上配置了這個vip,所以它會認為是它自己

  • 每臺rs也需要配置vip,便於與用戶(來源ip)進行通信,這樣的做的話,load balancer就沒有瓶頸的情況了,因為此時load balancer只是把用戶的請求轉給rs

  • IP Tunnel模式把目標ip做了更改,方便與用戶進行通信。


LVS DR模式

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  • 這種模式,也需要有一個公共的IP配置在分發器和所有rs上,也就是vip

  • rs接收數據包後,會還原原始數據包,這樣目標IP為vip,因為所有rs上配置了這個vip,所以它會認為是它自己

  • 和IP Tunnel不同的是,它會把數據包的MAC地址修改為rs的MAC地址


18.8 LVS調度算法

  1. 輪詢 Round-Robin rr

  2. 加權輪詢 Weight Round-Robin wrr

  3. 最小連接 Least-Connection lc

  4. 加權最小連接 Weight Least-Connection wlc

  5. 基於局部性的最小連接 Locality-Based Least Connections lblc

  6. 帶復制的基於局部性最小連接 Locality-Based Least Connections with Replication lblcr

  7. 目標地址散列調度 Destination Hashing dh

  8. 源地址散列調度 Source Hashing sh

其中1-4是常用的,需要熟記。


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