负载均衡之lvs知识小结

3年前 (2017-09-29) gtj linux, lvs, lvs+keepalived 0评论 已收录 219℃

一.简介

LVS是Linux Virtual Server的简称,也就是Linux虚拟服务器, 是一个由章文嵩博士发起的自由软件项目,它的官方站点是www.linuxvirtualserver.org。
现在LVS已经是Linux标准内核的一部分,在Linux2.4内核以前,使用LVS时必须要重新编译内核以支持LVS功能模块,但是从Linux2.4内核以后,已经完全内置了LVS的各个功能模块,无需给内核打任何补丁,可以直接使用LVS提供的各种功能。

二.LVS类型及特点

NAT:地址转换

集群节点跟director必须在同一个IP网络中;
RIP通常是私有地址,仅用于各集群节点间的通信;
director位于client和real server之间,并负责处理进出的所有通信;
realserver必须将网关指向DIP;
支持端口映射;
realserver可以使用任意OS;
较大规模应该场景中,director易成为系统瓶颈;

DR:直接路由

集群节点跟director必须在同一个物理网络中;
RIP可以使用公网地址,实现便捷的远程管理和监控;
director仅负责处理入站请求,响应报文则由realserver直接发往客户端;
realserver不能将网关指向DIP;
不支持端口映射;

TUN:IP隧道

集群节点可以跨越Internet;
RIP必须是公网地址;
director仅负责处理入站请求,响应报文则由realserver直接发往客户端;
realserver网关不能指向director;
只有支持隧道功能的OS才能用于realserver;
不支持端口映射;

三.LVS调度方法

静态调度:

rr(round robin):轮询调度,轮叫调度

轮询调度算法的原理是每一次把来自用户的请求轮流分配给内部中的服务器,从1开始,直到N(内部服务器个数),然后重新开始循环。算法的优点是其简洁性,它无需记录当前所有连接的状态,所以它是一种无状态调度。【提示:这里是不考虑每台服务器的处理能力】

wrr(weight round robin):加权(以权重之间的比例实现在各主机之间进行调度)

由于每台服务器的配置、安装的业务应用等不同,其处理能力会不一样。所以,我们根据服务器的不同处理能力,给每个服务器分配不同的权值,使其能够接受相应权值数的服务请求。

sh(source hashing):源地址散列。主要实现会话绑定,能够将此前建立的session信息保留了

源地址散列调度算法正好与目标地址散列调度算法相反,它根据请求的源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并且没有超负荷,将请求发送到该服务器,否则返回空。它采用的散列函数与目标地址散列调度算法的相同。它的算法流程与目标地址散列调度算法的基本相似,除了将请求的目标IP地址换成请求的源IP地址,所以这里不一个一个叙述。

Dh(destination hashing):目标地址散列。把同一个IP地址的请求,发送给同一个server。

目标地址散列调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡,它是一种静态映射算法,通过一个散列(Hash)函数将一个目标IP地址映射到一台服务器。目标地址散列调度算法先根据请求的目标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。
动态调度:

lc(least connection):最少连接

最少连接调度算法是把新的连接请求分配到当前连接数最小的服务器,最小连接调度是一种动态调度短算法,它通过服务器当前所活跃的连接数来估计服务器的负载均衡,调度器需要记录各个服务器已建立连接的数目,当一个请求被调度到某台服务器,其连接数加1,当连接中止或超时,其连接数减一,在系统实现时,我们也引入当服务器的权值为0时,表示该服务器不可用而不被调度。
简单算法:active*256+inactive(谁的小,挑谁)

wlc(weighted least-connection scheduling):加权最少连接。

加权最小连接调度算法是最小连接调度的超集,各个服务器用相应的权值表示其处理性能。服务器的缺省权值为1,系统管理员可以动态地设置服务器的权限,加权最小连接调度在调度新连接时尽可能使服务器的已建立连接数和其权值成比例。
简单算法:(active*256+inactive)/weight【(活动的连接数+1)/除以权重】(谁的小,挑谁)
sed(Shortest Expected Delay):最短期望延迟

基于wlc算法

简单算法:(active+1)*256/weight 【(活动的连接数+1)*256/除以权重】
nq(never queue):永不排队(改进的sed)
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。

LBLC(Locality-Based Least Connection):基于局部性的最少连接

基于局部性的最少连接算法是针对请求报文的目标IP地址的负载均衡调度,不签主要用于Cache集群系统,因为Cache集群中客户请求报文的布标IP地址是变化的,这里假设任何后端服务器都可以处理任何请求,算法的设计目标在服务器的负载基本平衡的情况下,将相同的目标IP地址的请求调度到同一个台服务器,来提高个太服务器的访问局部性和主存Cache命中率,从而调整整个集群系统的处理能力。
基于局部性的最少连接调度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RealServer,若该Real Server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。

LBLCR(Locality-Based Least Connections withReplication):带复制的基于局部性最少链接

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,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。

LVS调度算法的生产环境选型:

1、一般的网络服务,如http,mail,mysql等常用的LVS调度算法为:
a.基本轮询调度rr
b.加权最小连接调度wlc
c.加权轮询调度wrc
2、基于局部性的最小连接lblc和带复制的给予局部性最小连接lblcr主要适用于web cache和DB cache
3、源地址散列调度SH和目标地址散列调度DH可以结合使用在防火墙集群中,可以保证整个系统的出入口唯一。
实际适用中这些算法的适用范围很多,工作中最好参考内核中的连接调度算法的实现原理,然后根据具体的业务需求合理的选型。

四.ipvsadm用法

#ipvsadm 的用法和格式如下:
ipvsadm -A|E -t|u|f virutal-service-address:port [-s scheduler] [-p[timeout]] [-M netmask]
ipvsadm -D -t|u|f virtual-service-address
ipvsadm -C
ipvsadm -R
ipvsadm -S [-n]
ipvsadm -a|e -t|u|f service-address:port -r real-server-address:port [-g|i|m] [-w weight]
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]
ipvsadm --stop-daemon
ipvsadm -h
#命令选项解释:有两种命令选项格式,长的和短的,具有相同的意思。在实际使用时,两种都可以。
-A --add-service #在内核的虚拟服务器表中添加一条新的虚拟服务器记录。也就是增加一台新的虚拟服务器。
-E --edit-service #编辑内核虚拟服务器表中的一条虚拟服务器记录。
-D --delete-service #删除内核虚拟服务器表中的一条虚拟服务器记录。
-C --clear #清除内核虚拟服务器表中的所有记录。
-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 #在内核虚拟服务器表的一条记录里添加一条新的真实服务器记录。也就是在一个虚拟服务器中增加一台新的真实服务器
-e --edit-server #编辑一条虚拟服务器记录中的某条真实服务器记录
-d --delete-server #删除一条虚拟服务器记录中的某条真实服务器记录
-L|-l --list #显示内核虚拟服务器表
-Z --zero #虚拟服务表计数器清零(清空当前的连接数量等)
--set tcp tcpfin udp #设置连接超时值
--start-daemon #启动同步守护进程。他后面可以是master 或backup,用来说明LVS Router 是master 或是backup。在这个功能上也可以采用keepalived 的VRRP 功能。
--stop-daemon #停止同步守护进程
-h --help #显示帮助信息
#其他的选项:
-t --tcp-service service-address #说明虚拟服务器提供的是tcp 的服务[vip:port] or [real-server-ip:port]
-u --udp-service service-address #说明虚拟服务器提供的是udp 的服务[vip:port] or [real-server-ip:port]
-f --fwmark-service fwmark #说明是经过iptables 标记过的服务类型。
-s --scheduler scheduler #使用的调度算法,有这样几个选项rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq,默认的调度算法是: wlc.
-p --persistent [timeout] #持久稳固的服务。这个选项的意思是来自同一个客户的多次请求,将被同一台真实的服务器处理。timeout 的默认值为300 秒。
-M --netmask #子网掩码
-r --real-server server-address #真实的服务器[Real-Server:port]
-g --gatewaying 指定LVS 的工作模式为直接路由模式(也是LVS 默认的模式)
-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 #真实服务器的权值
--mcast-interface interface #指定组播的同步接口
-c --connection #显示LVS 目前的连接 如:ipvsadm -L -c
--timeout #显示tcp tcpfin udp 的timeout 值 如:ipvsadm -L --timeout
--daemon #显示同步守护进程状态
--stats #显示统计信息
--rate #显示速率信息
--sort #对虚拟服务器和真实服务器排序输出
--numeric -n #输出IP 地址和端口的数字形式
博主

这货来去如风,什么鬼都没留下!!!

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