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LVS三种模式（转）

LVS三种模式（转）

作者: 大胡子商人 | 来源:发表于2018-02-08 21:55 被阅读42次

    LVS三种（LVS-DR,LVS-NAT,LVS-TUN）模式的简要配置

    LVS是什么:

    http://www.linuxvirtualserver.org/VS-NAT.html

    http://www.linuxvirtualserver.org/VS-IPTunneling.html

    http://www.linuxvirtualserver.org/VS-DRouting.html

    首先是安装ipvsadm管理程序

    下载：http://www.linuxvirtualserver.org/software/

    注意对应自己的内核版本

    ipvsadm-1.24.tar.gz
tar zxvf ipvsadm-1.24.tar.gz
cd ipvsadm-1.24
make
make install

    1： LVS-DR 模式(调度器与实际服务器都有一块网卡连在同一物理网段上)

    直接路由模式，工作在TCP/IP数据链路层(二层)，必须都是公网IP，要求是同网段（因为DR是转发给Real Server的，是在数据链路层实现的，DR要对二层包头进行改换，所以DR和Real Server必须在一个广播域下）。不需要路由转发。需要关闭ARP解析（抑制ARP帧），客户请求处理后直接返回给客户。规模几十台左右。

    image.png

    工作原理：

    • 当一个用户发送一个WEB请求到VIP(虚拟IP)；

    • LVS服务器根据VIP选择对应的Real Server的Pool，根据算法，在Pool中选择一台Real Server，并将这台Real Server的MAC地址作为目的MAC地址，重新将IP包封装成帧转给Real Server，LVS在hash表中记录该次连接；

    • 然后将用户的请求包发给选择的Real Server；

    • 最后选择的Real Server把应答包直接传给用户；

    • 当用户继续发包过来时，LVS根据刚才记录的hash表的信息，将属于此次连接的请求直接发到刚才选择的Real Server上；当连接中止或者超时，hash表中的记录将被删除。

    简要的网络结构如下所示

    image

    配置LVS server

    引用

    #!/bin/sh
 VIP=192.168.0.210
 RIP1=192.168.0.175
 RIP2=192.168.0.145
 . /etc/rc.d/init.d/functions
         case "$1" in
         start)
         echo "start LVS of DirectorServer"
         #Set the Virtual IP Address
         /sbin/ifconfig eth0:1 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 up
         /sbin/route add -host $VIP dev eth0:1
         #Clear IPVS Table
         /sbin/ipvsadm -C
         #Set Lvs
         /sbin/ipvsadm -A -t $VIP:80 -s rr
         /sbin/ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP1:80 -g
         /sbin/ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP2:80 -g
         #Run Lvs
         /sbin/ipvsadm
         ;;
         stop)
         echo "close LVS Directorserver"
         /sbin/ipvsadm -C
         /sbin/ifconfig eth0:1 down
         ;;
         *)
         echo "Usage： $0 {start|stop}"
         exit 1
         esac</pre>

    配置 RIP server

    引用

    #!/bin/bash
 VIP=192.168.0.210
 LOCAL_Name=50bang
 BROADCAST=192.168.0.255  #vip's broadcast
 . /etc/rc.d/init.d/functions
 case "$1" in
     start)
      echo "reparing for Real Server"
        echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
        echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
        echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
        echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
        ifconfig lo:0 $VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $BROADCAST up
         /sbin/route add -host $VIP dev lo:0
         ;;
     stop)
         ifconfig lo:0 down
        echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
        echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
        echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
        echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
         ;;
     *)
         echo "Usage: lvs {start|stop}"
         exit 1
 esac </pre>

    2: LVS-TUN 模式

    ip-tun模式，工作在网络层（三层），网卡需要具备tun隧道协议网卡，系统支持ip隧道，增加了数据传输时间，必须都是公网ip，可以是不同网段，跨路由，分散互联网不同位置，不需要路由转发。规模几十台左右。

    151206250.png

    工作原理：

    1>用户发送请求报文包到LVS服务器的VIP上。

    2>.VIP按照算法选择后端的一个Real Server，将用户的请求报文包封装到一个新的IP包里，新IP包的目的IP是Real Server的IP，然后转发给Real Server，并将记录一条消息到hash表中。

    3>.Real Server收到包后，解封装，取出用户的请求报文包，发现他的目的地址是VIP，而Real Server发现在自己的lo:0口上有这个IP地址，于是处理用户的请求，然后将relpy这个请求报文包直接发给用户。

    4>.该用户的后面的请求报文包，LVS直接按照hash表中的记录直接转发给Real Server，当传输完毕或者连接超时，那么将删除hash表中的记录。

    简要的网络架构如下:

    image

    配置lvs server

    引用

    #!/bin/sh
 # description: start LVS of Directorserver
 VIP=192.168.25.41（注意，lvs server那台机器2个ip，一个是vip,一个是本身ip例如192.168.25.42）
 RIP1=192.168.25.44
 RIP2=192.168.25.45
 #RIPn=192.168.0.n
 GW=192.168.25.254
 . /etc/rc.d/init.d/functions
 case "$1" in
 start)
 echo " start LVS of DirectorServer"
 # set the Virtual IP Address
 /sbin/ifconfig tunl0 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.0 up
 /sbin/route add -host $VIP dev tunl0
 #Clear IPVS table
 /sbin/ipvsadm -C
 #set LVS
 /sbin/ipvsadm -A -t $VIP:80 -s rr
 /sbin/ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP1:80 -i
 /sbin/ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP2:80 -i
 #/sbin/ipvsadm -a -t $VIP:80 -r $RIP3:80 -i
 #Run LVS
 /sbin/ipvsadm
 #end
 ;;
 stop)
 echo "close LVS Directorserver"
 ifconfig tunl0 down
 /sbin/ipvsadm -C
 ;;
 *)
 echo "Usage: $0 {start|stop}"
 exit 1
 esac </pre>

    配置real server

    引用

    #!/bin/sh
 # ghb in 20060812
 # description: Config realserver tunl port and apply arp patch
 VIP=192.168.25.43
 . /etc/rc.d/init.d/functions
 case "$1" in
 start)
 echo "Tunl port starting"
 ifconfig tunl0 $VIP netmask 255.255.255.0 broadcast $VIP up
 /sbin/route add -host $VIP dev tunl0
 echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/tunl0/arp_ignore
 echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/tunl0/arp_announce
 echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
 echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
 sysctl -p
 ;;
 stop)
 echo "Tunl port closing"
 ifconfig tunl0 down
 echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
 echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
 ;;
 *)
 echo "Usage: $0 {start|stop}"
 exit 1
 esac </pre>

    3: LVS-NAT 模式

    网络地址转换，工作在网络层（三层），只有VIP是公网IP，其余都是私网IP，Real Server指定LVS为网关，LVS开启路由转发，源和目标地址转换，数据的进出期间,无论是进来的流量,还是出去的流量，都必须经过DR，会产生一种瓶颈，适合小网络，规模10台左右。

    151147465.png

    工作原理：

    1>.用户发送请求报文到LVS的VIP上，VIP选择一个Real Server，并记录连接信息到hash表中，然后修改用户的请求报文的目的IP地址为Real Server的地址，将请求发给Real Server;

    2>.Real Server收到请求报文包后，发现目的IP是自己的IP，于是处理请求，然后发送reply给LVS;

    3>.LVS收到reply包后，修改reply包的的源地址为VIP，发送给用户;

    4>.从用户来的属于本次连接的包，查hash表，然后发给对应的Real Server。

    5>.当用户发送完毕，此次连接结束或者连接超时，那么LVS自动从hash表中删除此条记录。

    简要的网络架构如下图:

    image

    配置LVS server

    引用

    #!/bin/sh
 # description: start LVS of Nat
 VLAN-IP=202.99.59.110
 RIP1=10.1.1.2
 RIP2=10.1.1.3
 #RIPn=10.1.1.n
 GW=10.1.1.1
 . /etc/rc.d/init.d/functions
 case "$1" in
 start)
 echo " start LVS of NAtServer"
 echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/ip_forward
 echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects
 echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects
 echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/send_redirects
 echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/eth1/send_redirects(内网卡上的)
 #Clear IPVS table
 /sbin/ipvsadm -C
 #set LVS
 /sbin/ipvsadm -a -t 202.99.59.110:80 -r 10.1.1.2:80 -m -w 1
 /sbin/ipvsadm -a -t 202.99.59.110:80 -r 10.1.1.3:80 -m -w 1
 #Run LVS
 /sbin/ipvsadm
 #end
 ;;
 stop)
 echo "close LVS Nat server"
 echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/ip_forward
 echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects
 echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects
 echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/send_redirects
 echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/eth1/send_redirects(内网卡上的)
 /sbin/ipvsadm -C
 ;;
 *)
 echo "Usage: $0 {start|stop}"
 exit 1
 esac </pre>

    配置real server

    LVS-Nat 模式的后端机器不需要配置.

    tips： -g 表示使用DR方式，-m表示NAT方式，-i表示tunneling方式。

    LVS 三种工作模式的优缺点比较

    一、Virtual server via NAT（VS-NAT）

    优点：集群中的物理服务器可以使用任何支持TCP/IP操作系统，物理服务器可以分配Internet的保留私有地址，只有负载均衡器需要一个合法的IP地址。

    缺点：扩展性有限。当服务器节点（普通PC服务器）数据增长到20个或更多时,负载均衡器将成为整个系统的瓶颈，因为所有的请求包和应答包都需要经过负载均衡器再生。假使TCP包的平均长度是536字节的话，平均包再生延迟时间大约为60us（在Pentium处理器上计算的，采用更快的处理器将使得这个延迟时间变短），负载均衡器的最大容许能力为8.93M/s，假定每台物理服务器的平台容许能力为400K/s来计算，负责均衡器能为22台物理服务器计算。

    解决办法：即使是是负载均衡器成为整个系统的瓶颈，如果是这样也有两种方法来解决它。一种是混合处理，另一种是采用Virtual Server via IP tunneling或Virtual Server via direct routing。如果采用混合处理的方法，将需要许多同属单一的RR DNS域。你采用Virtual Server via IP tunneling或Virtual Server via direct routing以获得更好的可扩展性。也可以嵌套使用负载均衡器，在最前端的是VS-Tunneling或VS-Drouting的负载均衡器，然后后面采用VS-NAT的负载均衡器。

    二、Virtual server via IP tunneling（VS-TUN）

    我们发现，许多Internet服务（例如WEB服务器）的请求包很短小，而应答包通常很大。

    优点：负载均衡器只负责将请求包分发给物理服务器，而物理服务器将应答包直接发给用户。所以，负载均衡器能处理很巨大的请求量，这种方式，一台负载均衡能为超过100台的物理服务器服务，负载均衡器不再是系统的瓶颈。使用VS-TUN方式，如果你的负载均衡器拥有100M的全双工网卡的话，就能使得整个Virtual Server能达到1G的吞吐量。

    不足：但是，这种方式需要所有的服务器支持"IP Tunneling"(IP Encapsulation)协议，我仅在Linux系统上实现了这个，如果你能让其它操作系统支持，还在探索之中。

    三、Virtual Server via Direct Routing（VS-DR）

    优点：和VS－TUN一样，负载均衡器也只是分发请求，应答包通过单独的路由方法返回给客户端。与VS-TUN相比，VS-DR这种实现方式不需要隧道结构，因此可以使用大多数操作系统做为物理服务器，其中包括：Linux 2.0.36、2.2.9、2.2.10、2.2.12；Solaris 2.5.1、2.6、2.7；FreeBSD 3.1、3.2、3.3；NT4.0无需打补丁；IRIX 6.5；HPUX11等。

    不足：要求负载均衡器的网卡必须与物理网卡在一个物理段上

    image

    From: http://www.uml.org.cn/zjjs/201211124.asp

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