十五周五次课

时间 2019-12-04

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十五周五次课

18.6 负载均衡集群介绍
18.7 LVS介绍
18.8 LVS调度算法
18.9/18.10 LVS NAT模式搭建html

18.6 负载均衡集群介绍linux

负载均衡集群介绍

主流开源软件LVS、keepalived、haproxy、nginx等nginx
- 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web
- keepalived的负载均衡功能其实就是lvs，lvs是keepalived内置的算法
- lvs这种4层的负载均衡是能够分发TCP协议，web服务是80端口，除了分发80端口，还有其余的端口通讯的，好比MySQL的负载均衡，就能够用LVS实现，而nginx仅仅支持http，https，mail，haproxy；haproxy也支持MySQL这种TCP负载均衡的apache
- 7层有限制，不过有些更高级的功能，nginx能够经过站点目录，去区分网站服务器以前，LVS4层的就不支持vim
相比较来讲，LVS这种4层的更稳定，能承受更多的请求，承载的并发量更高，而nginx这种7层的更加灵活，能实现更多的个性化需求后端

18.7 LVS介绍浏览器

LVS介绍

LVS是由国人章文嵩开发bash
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）

LVS NAT模式

LVS NAT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

原理图解释：
- Load Balancer，就是一个分发器；把用户的请求，分发给后端的Real Server ，Real Server这些服务器接收到请求之后，处理好用户请求之后，就从新丢回给Load Balancer；最后Load Balancer再返回给用户；
- 这个模式的弊端，当访问量、请求量、反馈量大的时候，Load Balancer的压力很大
- LVS规模，通常规模最多支持10来台服务器，超过10台的话就会有力不从心；
- nat模式这个结构，只须要有一个公网IP，其余real server服务器所有在内网就能够实现。优势，节省不少的资源

LVS IP Tunnel模式

LVS IP Tunnel模式，须要有一个公共的IP配置在分发器和全部rs上，咱们把它叫作vip
客户端请求的目标IP为vip，分发器接收到请求数据包后，会对数据包作一个加工，会把目标IP改成rs的IP，这样数据包就到了rs上
rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，由于全部rs上配置了这个vip，因此它会认为是它本身

原理图解释：
- 在load balancer与real server之间创建了虚拟通道，叫作 ip tunnel ；其实是更改了数据包目的IP；请求过来经过load balancer，经过在real server上配置的VIP；用户请求的时候，数据包里面包好的目的IP，当数据包到达load balancer的时候，load balancer会进行一个数据包目的IP的更改，而后发送到具体的real server上，经过lvs的本身的算法，进行实现到底传输到哪一个real server上；而后real server再解包处理，再经过一个VIP直接返回到用户，这就省略数据回到load balancer分发器的过程，这样就load balancer就没有瓶颈

LVS DR模式

LVS DR模式，也须要有一个公共的IP配置在分发器和全部rs上，也就是vip
- 和IP Tunnel不一样的是，它会把数据包的MAC地址修改成rs的MAC地址
- rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，由于全部rs上配置了这个vip，因此它会认为是它本身

18.8 LVS调度算法

LVS调度算法

轮询 Round-Robin 简称：rr 最简单的也是最容易理解
- 用户请求过来，均衡的分发到rs上
加权轮询 Weight Round-Robin 简称：wrr
- 带权重的轮询，能够对机器单独设置权重，对高权重的机器发送的请求会多一些
最小链接 Least-Connection 简称： lc
- 把请求发送到请求数量小的rs上
加权最小链接 Weight Least-Connection 简称： wlc
- 对请求数量小的rs，加上一个权重，使他优先
基于局部性的最小链接 Locality-Based Least Connections 简称： lblc
带复制的基于局部性最小链接 Locality-Based Least Connections with Replication 简称： lblcr
目标地址散列调度 Destination Hashing 简称：dh
源地址散列调度 Source Hashing 简称： sh

18.9/18.10 LVS NAT模式搭建

LVS NAT模式搭建

NAT模式搭建 – 准备工做
- 内网：133.133，设置网关为133.130
- 内网：133.132，设置网关为133.130
- 内网：133.130，外网：147.144（vmware仅主机模式）
- 三台机器
- 分发器，也叫调度器（简写为dir）
- rs1
- rs2
- 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
NAT模式搭建
- 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_redirectsecho 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects
# 注意区分网卡名字，阿铭的两个网卡分别为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 192.168.133.0/24  -j MASQUERADE
# director设置ipvsadm
IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'
$IPVSADM -C$IPVSADM -A -t 192.168.147.144:80 -s wlc -p 3
$IPVSADM -a -t 192.168.147.144:80 -r 192.168.133.132:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 192.168.147.144:80 -r 192.168.133.133:80 -m -w 1

NAT模式效果测试
- 两台rs上都安装nginx
- 设置两台rs的主页，作一个区分，也就是说直接curl两台rs的ip时，获得不一样的结果
- 浏览器里访问192.168.142.147，多访问几回看结果差别

LVS NAT模式搭建

NAT模式搭建-准备工做

NAT模式是经过iptables实现的，因此必须配置一些iptables规则

1.在配置前准备三台机器，一台做为分发器，也叫作调度器，简称 dir，另外两台就是real server，用来处理用户请求的服务器，rs一、rs2（克隆虚拟机步骤）

克隆虚拟机的注意点

安装ifconfig命令
yum install -y net-tools

A机器IP为192.168.74.12九、B机器IP为192.168.74.130，C机器IP为192.168.74.133
- A机器增长一块网卡，并启动查看网段为192.168.204（根据本身机器来设置），设置新的网卡IP为192.168.204.1，并在物理机访问这个IP地址，看是否正常通讯
  - 增长新的网卡须要更改IP，而后重启网卡，并重启网络服务。增长网卡注意点
PS：网关最后设置，不然包没法下载
B机器和C机器的网关必须设置成分发器（即A机器）的内网IP，若不设置成它的网关，是无法通讯的
- 这时B、C机器就没法上网了

网卡配置文件中更改（即本机器）
vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eno16777736

更改完以后重启网络服务
systemctl restart network

[root@hf-02 ~]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.74.129  0.0.0.0         UG    1024   0        0 eno16777736
192.168.74.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 eno16777736
[root@hf-02 ~]#

三台机器设置完成后，关闭三台机器的防火墙

关闭firewalld服务
systemctl stop firewalld

使firewalld服务再也不开机启动
systemctl disable firewalld

机器B、机器C 下载安装iptables-services 包

yum install -y iptables-services

有时下载包的时候特别慢，就是epel.repo源的缘由致使的，这里能够临时关闭，就是直接更更名字便可（由于epel.repo源是国外的资源，因此很慢）

[root@hf-01 ~]# cd /etc/yum.repos.d/
[root@hf-01 yum.repos.d]# ls
CentOS7-Base-163.repo  CentOS-Sources.repo  epel.repo
CentOS-Debuginfo.repo  CentOS-Vault.repo    epel-testing.repo
[root@hf-01 yum.repos.d]# mv epel.repo epel.repo.1
[root@hf-01 yum.repos.d]#

机器B、机器C 启动iptables服务

systemctl start iptables

机器B
[root@hf-02 ~]# systemctl start iptables
[root@hf-02 ~]# 

机器C
[root@hf-03 ~]# systemctl start iptables
[root@hf-03 ~]#

机器B、机器C 设置开机启动

systemctl enable iptables
systemctl enable iptables
iptables -F
service iptables save

机器B
[root@hf-02 ~]# systemctl start iptables
[root@hf-02 ~]# systemctl enable iptables
ln -s '/usr/lib/systemd/system/iptables.service' '/etc/systemd/system/basic.target.wants/iptables.service'
[root@hf-02 ~]# iptables -nvL
Chain INPUT (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
   71  5076 ACCEPT     all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            state RELATED,ESTABLISHED
    0     0 ACCEPT     icmp --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           
    0     0 ACCEPT     all  --  lo     *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           
    1   124 ACCEPT     tcp  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            state NEW tcp dpt:22
    0     0 REJECT     all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            reject-with icmp-host-prohibited

Chain FORWARD (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
    0     0 REJECT     all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            reject-with icmp-host-prohibited

Chain OUTPUT (policy ACCEPT 48 packets, 4680 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
[root@hf-02 ~]# iptables -F       //清空表的规则，以便后续实验
[root@hf-02 ~]# service iptables save
iptables: Saving firewall rules to /etc/sysconfig/iptables:[  肯定  ]
[root@hf-02 ~]# 

机器C同上

清空并查看机器A的规则

[root@hf-01 ~]# iptables -nvL
Chain INPUT (policy ACCEPT 19 packets, 1296 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain FORWARD (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain OUTPUT (policy ACCEPT 11 packets, 1108 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
[root@hf-01 ~]#

关闭机器机器A，机器B，机器C，三台机器的selinux

setenforce 0    //临时关闭selinux

getenforce    //查看selinux是否关闭


为了保险起见，在配置文件中永久关闭selinux
vi /etc/selinux/config
SELINUX=enforcing更改成SELINUX=disabled

准备工做结束

NAT模式搭建

首先在分发器dir上（即A机器），安装ipvsadm ，这个是实现 lvs 的一个重要的工具，缺乏这个工具，将没有办法实现 lvs 的功能

[root@hf-01 ~]# yum install -y ipvsadm

在分发器（A机器）上编写一个脚本（LVS全都是以脚本的方式去执行的，这样比较方便进行维护不用一条命令一条命令的进行操做）

[root@hf-01 ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh

#! /bin/bash
# director 服务器上开启路由转发功能
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward   //对内核参数修改，打开路由转发
# 关闭icmp的重定向
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects  //假装操做，否则不能转发rs的数据
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects //假装操做，否则不能转发rs的数据
# 注意区分网卡名字，dir机器的两块网卡分别为ens33和ens37
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eno16777736/send_redirects  
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens36/send_redirects
# director 设置nat防火墙
iptables -t nat -F
iptables -t nat -X
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.133.0/24  -j MASQUERADE  //MASQUERADE实现同网段的机器去上网，路由器使用的就是这个功能
# director设置ipvsadm
IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm' //设置一个变量，方便下面命令引用
$IPVSADM -C //清空规则
$IPVSADM -A -t 192.168.204.1:80 -s lc -p 3   //用来定义lvs 的模式；wlc，为算法，能够按需求选择 lvs 里面适合的算法
$IPVSADM -a -t 192.168.204.1:80 -r 192.168.74.131:80 -m -w 1     //小规则，-r 指定dir机器IP，-m 指定nat模式，-w指定rs权重 
$IPVSADM -a -t 192.168.204.1:80 -r 192.168.74.133:80 -m -w 1    //小规则，-r 指定dir机器IP，-m 指定nat模式，-w指定rs权重

IPVSADM -A -t 192.168.142.144:80 -s lc -p 3 ： -A增长一个规则，-t 制定lvs 模式，以后IP 就是dir的IP，-s 指定算法；-p 指定超时时间，（数据包转发超时时间）
超时时间解释：
- 用户1访问的是a机器，-p 的意思就是在同一个时间，一直在同一台机器上进行请求

执行脚本，如果没输出，表示脚本没有错误

[root@hf-01 ~]# sh /usr/local/sbin/lvs_nat.sh
[root@hf-01 ~]#

NAT模式效果测试

NAT模式效果测试
- 两台rs上都安装nginx
- 设置两台rs的主页，作一个区分，也就是说直接curl两台rs的ip时，获得不一样的结果
- 浏览器里访问192.168.142.147，多访问几回看结果差别

首先查看B机器和C机器上的nginx服务是否开启

B机器
[root@hf-02 ~]# ps aux |grep nginx
root      1102  0.0  0.0  20996   624 ?        Ss   05:29   0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
nobody    1107  0.0  0.3  23440  3208 ?        S    05:29   0:00 nginx: worker process
nobody    1108  0.0  0.3  23440  3208 ?        S    05:29   0:00 nginx: worker process
root      3580  0.0  0.0 112676   984 pts/1    R+   08:30   0:00 grep --color=auto nginx
[root@hf-02 ~]# 

C机器
[root@hf-03 ~]# ps aux |grep nginx
root       821  0.0  0.0  20996   628 ?        Ss   08:00   0:00 nginx: master process /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
nobody     825  0.0  0.3  23440  3212 ?        S    08:00   0:00 nginx: worker process
nobody     826  0.0  0.3  23440  3212 ?        S    08:00   0:00 nginx: worker process
root      1851  0.0  0.0 112676   984 pts/0    R+   08:30   0:00 grep --color=auto nginx
[root@hf-03 ~]#

设置两台rs的主页，作一个区分，也就是说直接curl两台rs的ip时，获得不一样的结果

编辑B机器的索引页

[root@hf-02 ~]# vim /usr/share/nginx/html/index.html
[root@hf-02 ~]# curl localhost
hanfeng-02

编辑B机器的索引页

[root@hf-03 ~]# vim /usr/share/nginx/html/index.html
[root@hf-03 ~]# curl localhost
hanfeng-03

这时浏览器访问模拟的公网IP，即192.168.204.1，如果浏览器访问不成功，可用curl测试

[root@hf-01 ~]# curl 192.168.204.1
hanfeng-02
[root@hf-01 ~]# curl 192.168.204.1
hanfeng-03

查看A机器上的nat规则

[root@hf-01 ~]# iptables -t nat -nvL
Chain PREROUTING (policy ACCEPT 108 packets, 5472 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain INPUT (policy ACCEPT 108 packets, 5472 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain OUTPUT (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain POSTROUTING (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
    0     0 MASQUERADE  all  --  *      *       192.168.74.0/24      0.0.0.0/0           
[root@hf-01 ~]#

查看 ipvsadm 规则

[root@hf-01 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.204.1:80 wlc persistent 3
  -> 192.168.74.131:80            Masq    1      0          0         
  -> 192.168.74.133:80            Masq    1      0          0         
[root@hf-01 ~]#

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