文章目录

  • 一、LVS简介
  • 二、LVS相关术语
  • 三、LVS调度算法
  • 四、LVS三种工作模式
  • NAT模式
  • DR模式
  • TUN模式
  • 五、完整配置步骤


一、LVS简介

LVS是Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。本项目在1998年5月由章文嵩博士成立，是中国国内最早出现的自由软件项目之一。
LVS的核心思想是将传入的网络流量分配到后端的多个真实服务器上。对于每个客户端请求，LVS会选择最适合该请求的服务器，并将其转发到该服务器。这样做可以提高系统的可伸缩性和负载均衡能力。

二、LVS相关术语

1、 DS：Director Server。指的是前端负载均衡器节点。

2、 RS：Real Server。后端真实的工作服务器。

3、 VIP：Visual Server IP，向外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标的IP地址。

4、 DIP：Director Server IP，主要用于和内部主机通讯的IP地址。

5、 RIP：Real Server IP，后端服务器的IP地址。

6、 CIP：Client IP，访问客户端的IP地址

三、LVS调度算法

  • 静态调度
    rr(Round Robin): 轮询
    wrr(weight)：加权
    sh(source hashing): 源地址散列
    dh(Destination Hashing): 目标地址散列
  • 动态调度
    lc(Least-Connection): 最少连接
    wlc(Weighted Least-Connection): 加权最少连接
    sed(Shortest Expected Delay): 最短期望延迟
    nq(never queue): 永不排队
    LBLC(Locality-Based Least Connection): 基于本地的最少连接
    LBLCR(Locality-Based Least Connections withReplication): 基于本地的带复制功能的最少连接

四、LVS三种工作模式

LVS有三种主要的负载均衡策略：IP隧道、NAT和直接路由。其中，IP隧道和NAT在LVS的工作方式方面比较相似，它们都需要LVS作为数据包的中间人来重定向流量。而直接路由则更加简单，因为它不需要对数据包进行操作或修改。

NAT模式

NAT（Network Address Translation，网络地址转换）是一种将私有网络地址转换为公网地址的技术。在互联网中，NAT允许多个设备使用同一个公共IP地址来访问互联网，通过在路由器或防火墙上配置NAT规则，将私有IP地址转换为公共IP地址，从而使局域网内的设备可以访问互联网，同时保护了局域网内的设备不受来自互联网的攻击。

  • S.NAT
    S.NAT是一种将源IP地址和端口号进行修改的技术，它通常用于在私有网络和公共网络之间进行通信时，将私有网络内的IP地址转换为公共网络的IP地址，以保护私有网络的安全性。S.NAT可以使私有网络内的主机访问公共网络上的服务，同时隐藏了私有网络的真实IP地址，增加了网络安全性。

虚拟机负载均衡功能 虚拟负载均衡器_lvs

  • D.NAT
    D.NAT是一种将目标IP地址和端口号进行修改的技术，它通常用于在公共网络和私有网络之间进行通信时，将公共网络的IP地址转换为私有网络的IP地址。D.NAT可以使公共网络上的主机访问私有网络内的服务，同时隐藏了私有网络的真实IP地址，增加了网络安全性。
    LVS运用了D.NAT（Destination NAT）技术。在LVS中，使用D.NAT将客户端请求的目标IP地址和端口号改为LVS集群中一个真实服务器的IP地址和端口号，使得客户端看到的是LVS集群中的一个真实服务器在提供服务，而不是LVS本身。这样可以实现负载均衡和高可用性。而S.NAT（Source NAT）则是将客户端的源IP地址改为LVS的IP地址，这种方式在LVS中并不常用。

虚拟机负载均衡功能 虚拟负载均衡器_lvs_02

DR模式

DR（Direct Routing）模式通过为请求报文重新封装一个MAC首部进行转发，源MAC是DIP所在的接口的MAC，目标MAC是某挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址；源IP/PORT，以及目标IP/PORT均保持不变。在DR模式下，LVS负载均衡器只对客户端请求进行处理和响应，并将数据包直接转发到后端服务器。

虚拟机负载均衡功能 虚拟负载均衡器_lvs_03

TUN模式

LVS收到客户端请求，进行IP Tunnel封装,在原有的包头加上IP Tunnel的包头,然后发送给服务器，服务器根据Tunnel协议解开包头，得到真实客户端请求并进行处理，最终以VIP地址为源IP地址返回给客户端

虚拟机负载均衡功能 虚拟负载均衡器_网络_04

五、完整配置步骤

以DR模型为例
node01配置DIP（eth0:1网卡）

ifconfig  eth0:8 192.168.150.100/24

修改node02～node03内核，并配置VIP（lo虚拟网卡）

#1)修改内核：
    echo 1  >  /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_ignore 
    echo 1  >  /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore 
    echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_announce 
    echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce 
#2)设置隐藏的vip：
    ifconfig  lo:3  192.168.150.100  netmask 255.255.255.255

node02~node03安装http服务并初始化页面

#  1)安装httpd服务
  yum install httpd -y
#  2)启动http服务
  service httpd start
#  3)编辑index.html
  vi   /var/www/html/index.html
#  4)页面内容，:wq 保存退出
    from node02

node01安装ipvsadm

yum install ipvsadm

node01配置入口

#TCP协议 入口地址 指定调度算法，这里是轮询调度（Round Robin）算法
  ipvsadm -A  -t  192.168.150.100:80  -s rr

node01配置出口

#TCP协议 映射入口和出口地址 -g表示开启网关模式，-w 1表示设置权重值为1
  ipvsadm -a  -t 192.168.150.100:80  -r  192.168.150.12 -g -w 1
  ipvsadm -a  -t 192.168.150.100:80  -r  192.168.150.13 -g -w 1

查看配置的负载规则

#查看配置的负载规则
  ipvsadm -ln
#查看负载均衡记录(访问了请求之后的偷窥记录本)
  ipvsadm -lnc
#查看socket连接状态，node01看不到socket连接，node02～node03有很多socket连接
  netstat -natp

整体拓扑图如下

虚拟机负载均衡功能 虚拟负载均衡器_lvs_05