LVS之DR(Direct Routing)直接路由模式

关于LVS

lvs 实现负载均衡

Internet的快速增长使多媒体网络服务器面对的访问数量快速增加,服务器需要具备提供大量并发访问服务的能力,因此对于大负载的服务器来讲,CPU、I/O处理能力很快会成为瓶颈。由于单台服务器的性能总是有限的,简单的提高硬件性能并不能真正解决这个问题。为此,必须采用多服务器和负载均衡技术才能满足大量并发访问的需要。Linux虚拟服务器(Linux Virtual Servers,LVS)使用负载均衡技术将多台服务器组成一个虚拟服务器。它为适应快速增长的网络访问需求提供了一个负载能力易于扩展,而价格低廉的解决方案。

LVS结构与工作原理

 LVS由前端的负载均衡器(Load Balancer,LB)和后端的真实服务器(Real Server,RS)群组成。RS间可通过局域网或广域网连接。LVS的这种结构对用户是透明的,用户只能看见一台作为LB的虚拟服务器(Virtual Server),而看不到提供服务的RS群。当用户的请求发往虚拟服务器,LB根据设定的包转发策略和负载均衡调度算法将用户请求转发给RS。RS再将用 户请求结果返回给用户。同请求包一样,应答包的返回方式也与包转发策略有关。

IP虚拟服务器IPVS

1.IPVS软件实现了三种IP负载均衡技术:

[1].VS/NAT
通过网络地址转换,调度器重写请求报文的目标地址,根据预设的调度算法,将请求分派给后端的真实服务器;真实服务器的响应报文通过调度器时,报文的源地址被重写,再返回给客户,完成整个负载调度过程。
[2].VS/TUN
采用NAT技术时,由于请求和响应报文都必须经过调度器地址重写,当客户请求越来越多时,调度器的处理能力将成为瓶颈。为了解决这个问题,调度器把请求报 文通过IP隧道转发至真实服务器,而真实服务器将响应直接返回给客户,所以调度器只处理请求报文。由于一般网络服务应答比请求报文大许多,采用VS/TUN技术后,集群系统的最大吞吐量可以提高10倍。
[3].VS/DR
VS/DR通过改写请求报文的MAC地址,将请求发送到真实服务器,而真实服务器将响应直接返回给客户。同VS/TUN技术一样,VS/DR技术可极大地 提高集群系统的伸缩性。这种方法没有IP隧道的开销,对集群中的真实服务器也没有必须支持IP隧道协议的要求,但是要求调度器与真实服务器都有一块网卡连 在同一物理网段上。

2.十种负载调度算法

[1].轮叫调度(Round Robin)
调度器通过“轮叫”调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上,它均等地对待每一台服务器,而不管服务器上实际的连接数和系统负载。
[2].加权轮叫(Weighted Round Robin)
调度器通过”加权轮叫”调度算法根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求。这样可以保证处理能力强的服务器处理更多的访问流量。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况,并动态地调整其权值。
[3].最少链接(Least Connections)
调度器通过”最少连接”调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上。如果集群系统的真实服务器具有相近的系统性能,采用”最小连接”调度算法可以较好地均衡负载。
[4].加权最少链接(Weighted Least Connections)
在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下,调度器采用”加权最少链接”调度算法优化负载均衡性能,具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况,并动态地调整其权值。
[5]基于局部性的最少链接(Locality-Based Least Connections)
“基于局部性的最少链接”调度算法是针对目标IP地址的负载均衡,目前主要用于Cache集群系统。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址最近 使用的服务器,若该服务器 是可用的且没有超载,将请求发送到该服务器;若服务器不存在,或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载,则用”最少链接”的原则选出一个可用的服务器,将请求发送到该服务器。
[6]带复制的基于局部性最少链接(Locality-Based Least Connections with Replication)
“带复制的基于局部性最少链接”调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡,目前主要用于Cache集群系统。它与LBLC算法的不同之处是它要维护从一个目标IP地址到一组服务器的映射,而LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务 器组,按”最小连接”原则从服务器组中选出一台服务器,若服务器没有超载,将请求发送到该服务器,若服务器超载;则按”最小连接”原则从这个集群中选出一 台服务器,将该服务器加入到服务器组中,将请求发送到该服务器。同时,当该服务器组有一段时间没有被修改,将最忙的服务器从服务器组中删除,以降低复制的程度。
[7].目标地址散列(Destination Hashing)
“目标地址散列”调度算法根据请求的目标IP地址,作为散列键(Hash Key)从静态分配的散列表找出对应的服务器,若该服务器是可用的且未超载,将请求发送到该服务器,否则返回空。
[8]源地址散列(Source Hashing)
“源地址散列”调度算法根据请求的源IP地址,作为散列键(Hash Key)从静态分配的散列表找出对应的服务器,若该服务器是可用的且未超载,将请求发送到该服务器,否则返回空。
[9]. 最短的期望的延迟(Shortest Expected Delay Scheduling SED)
基于wlc算法。这个必须举例来说了ABC三台机器分别权重123,连接数也分别是123。那么如果使用WLC算法的话一个新请求进入时它可能会分给ABC中的任意一个。使用sed算法后会进行这样一个运算A:(1+1)/1B:(1+2)/2C:(1+3)/3根据运算结果,把连接交给C
[10].最少队列调度(Never Queue Scheduling NQ)
无需队列。如果有台realserver的连接数=0就直接分配过去,不需要在进行sed运算


DR(Direct Routing)模式配置实现LVS

1,配置负载均衡,高可用yum源

[[email protected] haproxy]# cat /etc/yum.repos.d/yum.repo
[yum]
name = yum
baseurl=http://172.25.12.250/rhel6.5
gpgcheck=0

[HighAvailability]    #高可用模块
name = HighAvailability
baseurl=http://172.25.12.250/rhel6.5/HighAvailability
gpgcheck=0

[LoadBalancer]        #负载均衡模块
name = LoadBalancer
baseurl=http://172.25.12.250/rhel6.5/LoadBalancer
gpgcheck=0

[ResilientStorage]
name = ResilientStorage
baseurl=http://172.25.12.250/rhel6.5/ResilientStorage
gpgcheck=0

[ScalableFileSystem]
name = ScalableFileSystem
baseurl=http://172.25.12.250/rhel6.5/ScalableFileSystem
gpgcheck=0

 

#######################################################
HighAvailability                    HighAvailability                                56
LoadBalancer                        LoadBalancer                                  4
ResilientStorage                    ResilientStorage                            62
ScalableFileSystem                  ScalableFileSystem                   7
yum                                                         yum                                  3,690
repolist: 3,819
#######################################################

2.安装ipvsadm

yum install -y ipvsadm

ipvsadm是管理集群服务的命令行工具,用于管理LVS的策略规则

ipvsadm -A -t 172.25.12.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 172.25.12.100:80 -r 172.25.12.2:80 -g
ipvsadm -a -t 172.25.12.100:80 -r 172.25.12.3:80 -g
ipvsadm -ln   #查看策略
/etc/init.d/ipvsadm save
/etc/init.d/ipvsadm stop
/etc/init.d/ipvsadm start

4.添加vip

server1      #服务端中添加ip
ip addr add 172.25.12.100/24 dev eth0
server*  #在各个客户机中添加ip
ip addr add 172.25.12.100/24 dev eth0
做vip掩饰,不对外宣布
yum install -y arptables_jf
arptables -A IN -d 172.25.12.100 -j DROP   #对通过100进入的数据进行丢弃
arptables -A OUT -s 172.25.12.100 -j mangle --mangle-ip-s 172.25.12.*  #将从出去的数据通过172.25.12.*出去
/etc/init.d/arptables_jf save
     #永久保存设置

测试

curl 172.25.200.100     访问调度器
arp -an | grep 100         查看100的mac地址,会发现访问的是调度器的ip,ip与调度器的mac对应
arp -d 172.25.200.100    清空arp的缓存
arp -a                               可以查看arp所有请求信息

 ldirectord + lvs

  • 安装

yum install -y ldirectord-3.9.5-3.1.x86_64.rpm
rpm -ql ldirectord    #查找配置文件
mv /usr/share/doc/ldirectord-3.9.5/ldirectord.cf /etc/ha.d/    
#移动到这里的原因是/etc/init.d/ldirectord中配置文件指向为这里

  • 修改配置文件

cd /etc/ha.d/

vim ldirectord.cf

 24 # Sample for an http virtual service
 25 virtual=172.25.12.100:80     #vip指定
 26         real=172.25.12.2:80 gate    #后端指定
 27         real=172.25.12.3:80 gate
 28         fallback=127.0.0.1:80 gate    #当前面的都挂掉以后调度器充当服务器
 29         service=http
 30         scheduler=rr
 31         #persistent=600
 32         #netmask=255.255.255.255
 33         protocol=tcp
 34         checktype=negotiate
 35         checkport=80
 36         request="index.html"    #后端检查位置
 37         #receive="Test Page"    #后端检查页面内容
 38         #virtualhost=www.x.y.z

ipvsadm -C   清除规则

/etc/init.d/ldirectord start    #重新启动ldirectord服务

ipvsadm -ln   查看规则,ldirectord会将规则自动添加上去

并且该服务提供健康检查,如果有一个RS挂掉以后,他会在规则中将它去除,如果全部都挂掉以后,VS将充当服务器,一般这个服务器的页面写该网站正在维护,便于减少流量

 keepalived + lvs

keepalived这个服务也提供高可用,但是它可以提供负载均衡,Keepalived的作用是检测服务器的状态,如果有一台web服务器宕机,或工作出现故障,Keepalived将检测到,并将有故障的服务器从系统 中剔除,同时使用其他服务器代替该服务器的工作,当服务器工作正常后Keepalived自动将服务器加入到服务器群中,这些工作全部自动完成,不需要人 工干涉,需要人工做的只是修复故障的服务器。

 源码安装

tar zxf keepalived-1.4.0.tar.gz
cd keepalived-1.4.0/

vim INSTALL      #查看安装文档

yum install -y openssl-devel libnl3-devel ipset-devel iptables-devel libnfnetlink-devel    一些依赖性软件,在文档中可以看到
yum install -y libnfnetlink-devel-1.0.0-1.el6.x86_64.rpm
yum install -y libnl-devel

./configure --prefix=/usr/local/keepalived --with-init=SYSV     #源码安装三部曲   (1)

make     (2)

make install (3)

因为该软件的家目录和电脑的家目录不一致,如果打开会找不到软件位置,所以需要设置软链接

ln -s /usr/local/keepalived/etc/keepalived/ /etc/
ln -s /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/
ln -s /usr/local/keepalived/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/init.d/
ln -s /usr/local/keepalived/sbin/keepalived /sbin/

chmod +x /etc/init.d/keepalived

创建备用服务器的时候可以将/etc/init.d/keepalived 直接发给备用服务器,然后创建软链接

如果可以正常启动服务说明安装过程没有问题

  • 修改配置文件

cd /etc/keepalived/

vim keepalived.conf          #编辑配置文件,修改后的内容如下
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
    [email protected]                     #邮件发送到地址
   }
   notification_email_from [email protected]
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_DEVEL
   vrrp_skip_check_adv_addr
  # vrrp_strict                      所用版本2.06   如果不将这个语句注释,启动以后会自动给火墙里面加拒绝所有的策略
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER                                    # 将这个机器设置为主服务器,在备用机器里面应该设置为BACKUP
    interface eth0
    virtual_router_id 12
    priority 100                                        #权重越大越优先,备用机器可以将权重减小,如果性能相同,无所谓
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
    172.25.12.100                                      #vip
    }
}

virtual_server 172.25.12.100 80 {
    delay_loop 3
    lb_algo rr
    lb_kind DR                                          #DR模型
    #persistence_timeout 50
    protocol TCP

    real_server 172.25.12.2 80 {              #RS的配置
        weight 1
        TCP_CHECK
            connect_timeout 3
            retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }

    real_server 172.25.12.3 80 {                          #RS配置
        weight 1
    TCP_CHECK
            connect_timeout 3
            retry 3
            delay_before_retry 3
        }
    }
}

  • 测试

echo c > /proc/sysrq-trigger                   直接使内核崩溃,可以模拟VS挂掉,重新启动以后恢复

curl 172.25.12.100           如果两个RS的发布页面不同,执行这条命令多次会轮流交换,实现(负载均衡

可以创建两个RS两个VS来测试

 

RS中安装httpd

该软件也有健康检查功能,但是如果RS都挂掉以后就全挂了,VS不会去充当RS

如果将主VS挂掉以后,备用的VS将会自动顶替位置  (高可用

注意:需要在同一个网段

 

总结:ldirectord是与keepalived之间是冲突的,所以需要关闭ldirectord在进行keepalived 的实验的时候。

idrectord 提供负载均衡,提供健康检查,可以VS充当RS来提供页面

keepalived需要源码编译,提供高可用和负载均衡,健康检查,不能VS充当RS

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