LVS是如何实现web服务的负载均衡-创新互联

下文给大家带来LVS是如何实现web服务的负载均衡，希望能够给大家在实际运用中带来一定的帮助，负载均衡涉及的东西比较多，理论也不多，网上有很多书籍，今天我们就用创新互联在行业内累计的经验来做一个解答。

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我们知道LVS项目已提供了一个实现可伸缩网络服务的Linux Virtual Server框架。在LVS框架中，提供了含有三种"IP负载均衡技术"的IP虚拟云服务器软件"IPVS"、"基于内容请求分发的内核Layer-7交 换机KTCPVS"和"集群管理软件"。这里主要说说”IP负载均衡技术”他的管理工具就是ipvsadm。

1）ipvsadm语法

ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler] [-p [timeout]] [-M netmask] [-b sched-flags] ipvsadm -D -t|u|f service-address ipvsadm -C ipvsadm -R ipvsadm -S [-n] ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight] [-x upper] [-y lower] ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address ipvsadm -L|l [options] ipvsadm -Z [-t|u|f service-address] ipvsadm --set tcp tcpfin udp ipvsadm --start-daemon state [--mcast-interface interface] [--syncid syncid] ipvsadm --stop-daemon state ipvsadm -h

2）Ipvsadm选项介绍

选项	说明
-A (--add-service)	在内核的虚拟服务器列表中添加一条新的虚拟IP记录。也就是增加一台新的虚拟服务器。虚拟IP也就是虚拟服务器的IP地址。
-E (--edit-service)	编辑内核虚拟服务器列表中的一条虚拟服务器记录
-D (--delete-service)	删除内核虚拟服务器列表中的一条虚拟服务器记录
-C (--clear)	清除内核虚拟服务器列表中的所有规则
-R (--restore)	恢复虚拟服务器规则
-S (--save)	保存虚拟服务器规则，输出为-R 选项可读的格式
-a (--add-server)	在内核虚拟服务器列表的一条记录里添加一条新的Real Server记录。也就是在一个虚拟服务器中增加一台新的Real Server
-e (--edit-server)	编辑一条虚拟服务器记录中的某条Real Server记录
-d (--delete-server)	删除一条虚拟服务器记录中的某条Real Server记录
-L|-l –list	显示内核中虚拟服务器列
-t	说明虚拟服务器提供的是tcp服务，此选项后面跟如下格式：[virtual-service-address:port] or [real-server-ip:port]
-u	说明虚拟服务器提供的是udp服务，此选项后面跟如下格式：[virtual-service-address:port] or [real-server-ip:port]
-f fwmar	说明是经过iptables标记过的服务类型
-s	此选项后面跟LVS使用的调度算法；有这样几个选项：rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh。默认的调度算法是： wlc
-p [timeout]	在某个Real Server上持续的服务时间。也就是说来自同一个用户的多次请求，将被同一个Real Server处理。此参数一般用于有动态请求的操作中，timeout的默认值为360s（帮助文档写的是300s）。例如：-p 100，表示持续服务时间为00s。
-r	指定Real Server的IP地址，此选项后面跟如下格式：[real-server-ip:port]
-g (--gatewaying)	指定LVS 的工作模式为直接路由模式（此模式是LVS 默认工作模式）
-i (-ipip)	指定LVS 的工作模式为隧道模式
-m (--masquerading)	指定LVS 的工作模式为NAT模式
-w (--weight) weight	指定Real Server的权值
-c (--connection)	显示LVS目前的连接信息 例如：ipvsadm -L -c
-L --timeout	显示“tcp tcpfin udp”的timeout值，如：ipvsadm -L --timeout
-L --daemon	显示同步守护进程状态，例如：ipvsadm -L –daemon
-L --stats	显示统计信息，例如：ipvsadm -L –stats
-L --rate	显示速率信息，例如：ipvsadm -L --rate

3）说明： 保存添加的虚拟ip记录和ipvsadm的规则可以使用service ipvsadm save，还可以用-S或--save。清除所有记录和规则除了使用-C，还以使用--clear。

2 web服务的负载均衡

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1）实验准备：准备4台虚拟机

@@一台作为VS服务器

@@一台作为客户端

@@两台主机作为web服务器，当然了，不只是web服务器。这里只是为了实验方便，web服务最常见，  

2）网络拓扑及地址规划

3）环境配置

为了实验能顺利实现，关闭防火墙和selinux；注意这只是实验环境中。

[root@vin ~]# iptables -F         # 清空防火墙规则 [root@vin ~]# setenforce 0        # 临时禁用selinux [root@vin ~]#

4）web服务器配置

为了让我们看清楚LVS是如何调度的，我们特意将两台web服务器的index.html页面设置的不一样。

@@安装服务：

[root@vin ~]# yum install httpd -y  [root@vin ~]# echo "Linux web1" > /var/www/html/index.html   # 修改主页，web2的主页内容修改为Linux web2

@@设置路由：只留一个网卡并且将网关指向Director

[root@vin ~]# route -n Kernel IP routing table Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface 192.168.14.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 ens33 0.0.0.0         192.168.14.77   0.0.0.0         UG    0      0        0 ens33

5）VS调度器设置

@@ 安装ipvsadm工具

[root@vin ~]# yum install ipvsadm -y        # yum安装，不过我已经安装了 Loaded plugins: fastestmirror Loading mirror speeds from cached hostfile Package ipvsadm-1.27-7.el7.x86_64 already installed and latest version Nothing to do  [root@vin ~]# mount /dev/sr0 /mnt             # 挂载光盘 mount: /dev/sr0 is write-protected, mounting read-only [root@vin ~]# rpm -ivh /mnt/Packages/ipvsadm-1.27-7.el7.x86_64.rpm       # rpm安装 [root@vin ~]#

@@ 开启核心转发功能

[root@vin ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forword

@@ 定义集群服务

[root@vin ~]# ipvsadm -A -t 172.18.14.100:80 -s wrr [root@vin ~]# ipvsadm -a -t 172.18.14.100:80 -r 192.168.14.55 -m -w 3     # 定义web1的权重为3 [root@vin ~]# ipvsadm -a -t 172.18.14.100:80 -r 192.168.14.66 -m -w 1     # 定义web2的权重为1（默认也是1；可省略） [root@vin ~]# ipvsadm -Ln                         # 查看几区服务      IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags   -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn TCP  172.18.14.100:80 wrr   -> 192.168.14.55:80             Masq    3      0          0    -> 192.168.21.66:80             Masq    1      0          0

6）测试

在客户端使用for循环向VIP发起http访问请求

[root@vint ~]# for i in {1..10};do curl Linux web1 Linux web1 Linux web2 Linux web2 Linux web2 Linux web1 Linux web2 Linux web2 Linux web2 Linux web1 Linux web2

7）结果分析

观察访问结果，我们发现，LVS根据我们的算法WRR（加权轮询）及对应的权重（3,1）进行了调度。

3 实现http与https同时调度

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方案一：同过添加两个集群服务，分别针对http和https的访问

1）原理剖析：

要实现http（上面我们已经实现了）与https的调度，我们第一步要做的就是：为两台服务提供CA证书，而且这两个服务器上的CA证书必须完全相同（可以采取先给一个授权，在复制到另外一台服务器上），这里我们可以使用Director作为根CA的颁发机构来颁发证书，也可以使用web服务器的自签名证书。然后我们在VS服务器上在添加一个用于https进行调度的集群服务，从而实现调度。

2）在web服务器上实现https服务

@@生成证书：这里就不在说怎么实现CA了，请参考博客：http://vinsent.blog.51cto.com/13116656/1964034

3）VS上添加集群服务

[root@vin ~]# ipvsadm -A -t 172.18.14.100:443 -s wrr [root@vin ~]# ipvsadm -a -t 172.18.14.100:443 -r 192.168.14.55 -m -w 3     # 定义web1的权重为3 [root@vin ~]# ipvsadm -a -t 172.18.14.100:443 -r 192.168.14.66 -m -w 1     # 定义web2的权重为1（默认也是1；可省略） [root@vin ~]# ipvsadm -Ln                         # 查看几个集群服务      IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags     -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn TCP  172.18.14.100:80 wrr     -> 192.168.14.55:80             Masq    3      0          0      -> 192.168.21.66:80             Masq    1      0          0 TCP  172.18.14.100:443 wrr     -> 192.168.14.55:443             Masq    3      0          0      -> 192.168.21.66:443             Masq    1      0          0

4）测试

[root@vint ~]# for i in {1..10};do curl http://172.18.14.100；curl

方案二：使用防火墙标记，实现http与https的统一调度。

1）明晰思路

上面实现了http与https通过LVS的调度分别按相应算法调度，但是他们的调度依然各是各的，我们怎么能让VS服务将http与https能够看成一个服务进行调度呢，此时我们想到了Netfilter中的MANGLE表，我们可以在防火墙上做策略，让访问我的https和http服务的请求给他们打上标记MARK，这样，在调度的时候，我们只需要根据MARK实现调度即可，至于他是究竟是http还是https我们便不在关心。

2）在VS上配置iptables规则

[root@vint ~]# iptables -F [root@vint ~]# iptables -F -t nat    # 保证防墙上没有其他规则干扰；注意：这只是实验环境 [root@vint ~]# iptables -A -t mangle PREROUTING -p tcp -m multiport --dport 80,443 \ >-d 172.18.14.100 -j MARK --set-mark 10

3）设置LVS集群服务

由于我们将二者集合起来调度，在Director看来，http访问与https访问都是同一个服务，所以我们想清空原有的集群服务，在重新添加集群服务。

[root@vint ~]# ipvsadm -C [root@vint ~]# ipvsadm -Ln         # 确保规则清除 IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags     -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn     [root@vint ~]# ipvsadm -Z         # 清空计数器 [root@vin ~]# ipvsadm -A -t -f 10 -s wrr [root@vin ~]# ipvsadm -a -t -f -r 192.168.14.55 -m -w 3     # 定义web1的权重为3 [root@vin ~]# ipvsadm -a -t -f -r 192.168.14.66 -m -w 1     # 定义web2的权重为1（默认也是1；可省略）

4）测试

[root@vint ~]# for i in {1..10};do curl http://172.18.14.100；curl https://172.18.14.100;done

看了以上关于LVS是如何实现web服务的负载均衡，如果大家还有什么地方需要了解的可以在创新互联行业资讯里查找自己感兴趣的或者找我们的专业技术工程师解答的，创新互联技术工程师在行业内拥有十几年的经验了。

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