Linux学习总结（五十四）LVS nat 模式搭建

本篇主要参考文章为 http://www.javashuo.com/article/p-ykiqmsbq-ck.html
还有微信公众号 码农翻身

一 负载均衡介绍

• 主流开源软件LVS、keepalived、haproxy、nginx等
• 其中LVS属于4层（网络OSI 7层模型），nginx属于7层，haproxy既能够认为是4层，也能够当作7层使用
• keepalived的负载均衡功能其实就是lvs
• lvs这种4层的负载均衡是能够分发除80外的其余端口通讯的，好比MySQL的，而nginx仅仅支持http，https，mail，haproxy也支持MySQL这种
• 相比较来讲，LVS这种4层的更稳定，能承受更多的请求，而nginx这种7层的更加灵活，能实现更多的个性化需求

  二 LVS 介绍

• LVS是由国人章文嵩开发的，linux virtual server的缩写，是一个虚拟的服务器集群系统，能够在unix/linux平台下实现负载均衡集群功能。流行度不亚于apache的httpd，基于TCP/IP作的路由和转发，稳定性和效率很高。
• LVS最新版本基于Linux内核2.6，有好多年不更新了
• LVS有三种常见的模式：NAT、DR、IP Tunnel
• LVS架构中有一个核心角色叫作分发器（Load balance），它用来分发用户的请求，还有诸多处理用户请求的服务器（Real Server，简称rs）
  
  对照上图，咱们简单说下lvs 的基本原理
  客户端经过网络向负载均衡服务器发送访问请求。负载均衡器接受客户的请求，而后先是根据LVS的调度算法（8种）来决定要将这个请求发送给哪一个节点服务器。而后依据本身的工做模式来看应该如何把这些客户的请求发送给节点服务器，节点服务器又应该如何来把响应数据包发回给客户端。
  咱们再介绍下8种调度算法

  轮询 Round-Robin  rr
  加权轮询 Weight Round-Robin wrr
  最小链接 Least-Connection lc
  加权最小链接 Weight Least-Connection wlc
  基于局部性的最小链接 Locality-Based Least Connections lblc
  带复制的基于局部性最小链接 Locality-Based Least Connections with Replication  lblcr
  目标地址散列调度 Destination Hashing dh
  源地址散列调度 Source Hashing  sh

  三 lvs nat 原理

  在介绍lvs nat 模式以前，先来熟悉下几个经常使用名称
  DS ： directory server 调度器，分发器， LB load banlancer 负载均衡器就属于一种调度器
  RS ： real server 后端提供访问内容的真实服务器，也叫节点服务器
  VIP： 虚拟ip，向外部直接面向用户请求，做为用户请求的目标地址
  DIP： dicrectory server ip 调度器上用于和内部主机通讯的ip
  RIP： real server ip 节点服务器ip
  CIP： client ip 客户端的ip地址
  这种模式借助iptables的nat表来实现。用户的请求到分发器后，经过预设的iptables规则，把请求的数据包转发到后端的rs上去。rs须要设定网关为分发器的内网ip。用户请求的数据包和返回给用户的数据包所有通过分发器，因此分发器会成为瓶颈。 在nat模式中，只须要分发器有公网ip便可，因此比较节省公网ip资源。
  总体架构图以下
  
  具体实现过程为：

  1)客户端请求数据，目标IP为VIP
  2)请求数据到达LB服务器，LB根据调度算法将目的地址修改成RIP地址及对应端口（此RIP地址是根据调度算法得出的。）并在链接HASH表中记录下这个链接。
  3)数据包从LB服务器到达RS服务器webserver，而后webserver进行响应。Webserver的网关必须是LB，而后将数据返回给LB服务器。
  4)收到RS的返回后的数据，根据链接HASH表修改源地址VIP&目标地址CIP，及对应端口80.而后数据就从LB出发到达客户端。
  5)客户端收到的就只能看到VIP\DIP信息。

  四 lvs nat 模式搭建

  接下来咱们结合具体实例 理解整个过程
  结构框图以下
  

LB有两个IP，一个对外（192.168.199.200），一个对内（192.168.226.129）。用户看到的是那个对外的IP。后面真正提供服务的服务器为RS1,RS2，RS3,他们的网关都指向LB。咱们作实验只用了两台RS。也就是说这里只用到一个公网ip
192.168.199.200
数据包传递过程以下：
1)客户发出请求到LB服务器

2) LB 收到用户请求，要把请求转发到RS1服务器，就修改目的地址为RS1的ip，端口为R1的端口

3)RS1 处理完请求，把http报文层层封装，返回响应报文给客户端

4) 因为LB是网关，它在半路收到该数据包，作第二次修改，将源地址和源端口替换为本身的，发给客户端。

整个数据的流向为
客户端---> LB ---> RS --->LB ---> 客户端
三台机器具体实验
分发器，也叫调度器（简写为dir）
内网：ens33 192.168.226.129，外网ens37：192.168.199.200（vmware仅主机模式）
rs1
内网：ens33 192.168.226.130，设置网关为192.168.226.129
rs2
内网：ens33 192.168.226.131，设置网关为192.168.226.129
三台机器上都执行执行

systemctl stop firewalld; systemc disable firewalld
 systemctl start  iptables-services; iptables -F; service iptables save

在dir上安装ipvsadm
yum install -y ipvsdam
在dir上编写脚本，vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh//内容以下

#! /bin/bash
#director 服务器上开启路由转发功能
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
#关闭icmp的重定向
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects
#注意区分网卡名字，网卡分别为ens33和ens37
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens33/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens37/send_redirects
#director 设置nat防火墙
iptables -t nat -F
iptables -t nat -X
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.226.0/24  -j MASQUERADE
#director设置ipvsadm
IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'
$IPVSADM -C
$IPVSADM -A -t 192.168.199.200:80 -s wrr
$IPVSADM -a -t 192.168.199.200:80 -r 192.168.226.130:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 192.168.199.200:80 -r 192.168.226.131:80 -m -w 1

运行脚本后测试：
编辑rs1 nginx 默认页 内容为hello, i am from 192.168.226.130
rs2 nginx 默认页内容为hello world ,I'am from 192.168.226.131
用浏览器访问 192.168.199.200

再次刷新结果为