使用LVS实现负载均衡原理及安装配置详细教程

分岔口ヅ徘徊 · 发表于 2020-1-13 23:58:23

负载均衡集群是 load balance 集群的简写，翻译成中文就是负载均衡集群。常用的负载均衡开源软件有nginx、lvs、haproxy，商业的硬件负载均衡设备F5、Netscale。这里主要是学习 LVS 并对其进行了详细的总结记录。

一、负载均衡LVS基本介绍

LB集群的架构和原理很简单，就是当用户的请求过来时，会直接分发到Director Server上，然后它把用户的请求根据设置好的调度算法，智能均衡地分发到后端真正服务器(real server)上。为了避免不同机器上用户请求得到的数据不一样，需要用到了共享存储，这样保证所有用户请求的数据是一样的。

LVS是 Linux Virtual Server 的简称，也就是Linux虚拟服务器。这是一个由章文嵩博士发起的一个开源项目，它的官方网是 http://www.linuxvirtualserver.org 现在 LVS 已经是 Linux 内核标准的一部分。使用 LVS 可以达到的技术目标是：通过 LVS 达到的负载均衡技术和 Linux 操作系统实现一个高性能高可用的 Linux 服务器集群，它具有良好的可靠性、可扩展性和可操作性。从而以低廉的成本实现最优的性能。LVS 是一个实现负载均衡集群的开源软件项目，LVS架构从逻辑上可分为调度层、Server集群层和共享存储。

二、LVS的基本工作原理

1. 当用户向负载均衡调度器（Director Server）发起请求，调度器将请求发往至内核空间

2. PREROUTING链首先会接收到用户请求，判断目标IP确定是本机IP，将数据包发往INPUT链

3. IPVS是工作在INPUT链上的，当用户请求到达INPUT时，IPVS会将用户请求和自己已定义好的集群服务进行比对，如果用户请求的就是定义的集群服务，那么此时IPVS会强行修改数据包里的目标IP地址及端口，并将新的数据包发往POSTROUTING链

4. POSTROUTING链接收数据包后发现目标IP地址刚好是自己的后端服务器，那么此时通过选路，将数据包最终发送给后端的服务器

三、LVS的组成

LVS 由2部分程序组成，包括 ipvs 和 ipvsadm。

1.ipvs(ip virtual server)：一段代码工作在内核空间，叫ipvs，是真正生效实现调度的代码。

2. ipvsadm：另外一段是工作在用户空间，叫ipvsadm，负责为ipvs内核框架编写规则，定义谁是集群服务，而谁是后端真实的服务器(Real Server)

四、LVS相关术语

1. DS：Director Server。指的是前端负载均衡器节点。

2. RS：Real Server。后端真实的工作服务器。
3. VIP：向外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标的IP地址。
4. DIP：Director Server IP，主要用于和内部主机通讯的IP地址。
5. RIP：Real Server IP，后端服务器的IP地址。
6. CIP：Client IP，访问客户端的IP地址。

下边是三种工作模式的原理和特点总结。

五、LVS/NAT原理和特点

1. 重点理解NAT方式的实现原理和数据包的改变。

(a). 当用户请求到达Director Server，此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。此时报文的源IP为CIP，目标IP为VIP
(b). PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机，将数据包送至INPUT链
(c). IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，修改数据包的目标IP地址为后端服务器IP，然后将数据包发至POSTROUTING链。此时报文的源IP为CIP，目标IP为RIP
(d). POSTROUTING链通过选路，将数据包发送给Real Server
(e). Real Server比对发现目标为自己的IP，开始构建响应报文发回给Director Server。此时报文的源IP为RIP，目标IP为CIP
(f). Director Server在响应客户端前，此时会将源IP地址修改为自己的VIP地址，然后响应给客户端。此时报文的源IP为VIP，目标IP为CIP

2. LVS-NAT模型的特性

RS应该使用私有地址，RS的网关必须指向DIP
DIP和RIP必须在同一个网段内
请求和响应报文都需要经过Director Server，高负载场景中，Director Server易成为性能瓶颈
支持端口映射
RS可以使用任意操作系统
缺陷：对Director Server压力会比较大，请求和响应都需经过director server

六、LVS/DR原理和特点

1.重将请求报文的目标MAC地址设定为挑选出的RS的MAC地址

(a) 当用户请求到达Director Server，此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。此时报文的源IP为CIP，目标IP为VIP
(b) PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机，将数据包送至INPUT链
(c) IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，将请求报文中的源MAC地址修改为DIP的MAC地址，将目标MAC地址修改RIP的MAC地址，然后将数据包发至POSTROUTING链。此时的源IP和目的IP均未修改，仅修改了源MAC地址为DIP的MAC地址，目标MAC地址为RIP的MAC地址
(d) 由于DS和RS在同一个网络中，所以是通过二层来传输。POSTROUTING链检查目标MAC地址为RIP的MAC地址，那么此时数据包将会发至Real Server。
(e) RS发现请求报文的MAC地址是自己的MAC地址，就接收此报文。处理完成之后，将响应报文通过lo接口传送给eth0网卡然后向外发出。此时的源IP地址为VIP，目标IP为CIP
(f) 响应报文最终送达至客户端

2. LVS-DR模型的特性

特点1：保证前端路由将目标地址为VIP报文统统发给Director Server，而不是RS
RS可以使用私有地址；也可以是公网地址，如果使用公网地址，此时可以通过互联网对RIP进行直接访问
RS跟Director Server必须在同一个物理网络中
所有的请求报文经由Director Server，但响应报文必须不能进过Director Server
不支持地址转换，也不支持端口映射
RS可以是大多数常见的操作系统
RS的网关绝不允许指向DIP(因为我们不允许他经过director)
RS上的lo接口配置VIP的IP地址
缺陷：RS和DS必须在同一机房中

3. 特点1的解决方案：

在前端路由器做静态地址路由绑定，将对于VIP的地址仅路由到Director Server
存在问题：用户未必有路由操作权限，因为有可能是运营商提供的，所以这个方法未必实用
arptables：在arp的层次上实现在ARP解析时做防火墙规则，过滤RS响应ARP请求。这是由iptables提供的
修改RS上内核参数（arp_ignore和arp_announce）将RS上的VIP配置在lo接口的别名上，并限制其不能响应对VIP地址解析请求。

七、LVS/Tun原理和特点

在原有的IP报文外再次封装多一层IP首部，内部IP首部(源地址为CIP，目标IIP为VIP)，外层IP首部(源地址为DIP，目标IP为RIP)

(a) 当用户请求到达Director Server，此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。此时报文的源IP为CIP，目标IP为VIP 。

(b) PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机，将数据包送至INPUT链

(c) IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，在请求报文的首部再次封装一层IP报文，封装源IP为为DIP，目标IP为RIP。然后发至POSTROUTING链。此时源IP为DIP，目标IP为RIP

(d) POSTROUTING链根据最新封装的IP报文，将数据包发至RS（因为在外层封装多了一层IP首部，所以可以理解为此时通过隧道传输）。此时源IP为DIP，目标IP为RIP

(e) RS接收到报文后发现是自己的IP地址，就将报文接收下来，拆除掉最外层的IP后，会发现里面还有一层IP首部，而且目标是自己的lo接口VIP，那么此时RS开始处理此请求，处理完成之后，通过lo接口送给eth0网卡，然后向外传递。此时的源IP地址为VIP，目标IP为CIP

(f) 响应报文最终送达至客户端

LVS-Tun模型特性

RIP、VIP、DIP全是公网地址
RS的网关不会也不可能指向DIP
所有的请求报文经由Director Server，但响应报文必须不能进过Director Server
不支持端口映射
RS的系统必须支持隧道

其实企业中最常用的是 DR 实现方式，而 NAT 配置上比较简单和方便，后边实践中会总结 DR 和 NAT 具体使用配置过程。

八、LVS的八种调度算法

1.轮叫调度 rr

这种算法是最简单的，就是按依次循环的方式将请求调度到不同的服务器上，该算法最大的特点就是简单。轮询算法假设所有的服务器处理请求的能力都是一样的，调度器会将所有的请求平均分配给每个真实服务器，不管后端 RS 配置和处理能力，非常均衡地分发下去。

2. 加权轮叫 wrr

这种算法比 rr 的算法多了一个权重的概念，可以给 RS 设置权重，权重越高，那么分发的请求数越多，权重的取值范围 0 – 100。主要是对rr算法的一种优化和补充， LVS 会考虑每台服务器的性能，并给每台服务器添加要给权值，如果服务器A的权值为1，服务器B的权值为2，则调度到服务器B的请求会是服务器A的2倍。权值越高的服务器，处理的请求越多。

3. 最少链接 lc

这个算法会根据后端 RS 的连接数来决定把请求分发给谁，比如 RS1 连接数比 RS2 连接数少，那么请求就优先发给 RS1

4. 加权最少链接 wlc

这个算法比 lc 多了一个权重的概念。

5. 基于局部性的最少连接调度算法 lblc

这个算法是请求数据包的目标 IP 地址的一种调度算法，该算法先根据请求的目标 IP 地址寻找最近的该目标 IP 地址所有使用的服务器，如果这台服务器依然可用，并且有能力处理该请求，调度器会尽量选择相同的服务器，否则会继续选择其它可行的服务器

6. 复杂的基于局部性最少的连接算法 lblcr

记录的不是要给目标 IP 与一台服务器之间的连接记录，它会维护一个目标 IP 到一组服务器之间的映射关系，防止单点服务器负载过高。

7. 目标地址散列调度算法 dh

该算法是根据目标 IP 地址通过散列函数将目标 IP 与服务器建立映射关系，出现服务器不可用或负载过高的情况下，发往该目标 IP 的请求会固定发给该服务器。

8. 源地址散列调度算法 sh

与目标地址散列调度算法类似，但它是根据源地址散列算法进行静态分配固定的服务器资源。

九、实践LVS的NAT模式

1、实验环境

三台服务器，一台作为 director，两台作为 real server，director 有一个外网网卡(172.16.254.200，fec2::22) 和一个内网ip(192.168.0.8,fec9::22)，两个 real server 上只有内网 ip (192.168.0.18，fec9::23) 和 (192.168.0.28,fec9::24)，并且需要把两个 real server 的内网网关设置为 director 的内网 ip(192.168.0.8)

注释：

(1)ds和rs设置ip地址。---ds需要设置两个，外网ip和内网ip。

这里只讲解设置ipv6.

这里设置外网ip为FEC2::22，内网ip为FEC9::22。并为外网ip设置路由。

设置ipv6地址的方法：

ds：

ifconfig eth0 inet6 add FEC2::22/64 设置ipv6地址
ifconfig eth0 inet6 add FEC9::22/64 设置ipv6地址
route -A inet6 add default gw FEC2::1 dev eth0 设置路由（添加ipv6地址后，一定要设置路由，否则无法连接）

复制代码

rs1：

ifconfig eth0 inet6 add FEC9::23/64 设置ipv6地址

复制代码

rs2：

ifconfig eth0 inet6 add FEC9::23/64 设置ipv6地址

复制代码

设置外场后，ds可以连接外网，ds也可以连接rs1和rs2.（同一网段直连，无需设置路由。同时，默认路由只能设置一个，若设置临时路由不生效，则设置在配置文件中，即

/etc/sysconfig/network文件中添加IPV6_DEFAULTGW=fec2::1，永久生效

设置完成后，在客户机上ping一下ds和rs，能ping通则证明正常。）

另：ifconfig eth0 inet6 del FEC9::24/64 删除ipv6地址

(2)rs添加路由命令：

ipv4：route add -host 172.16.100.56 gw 192.168.0.8 dev eth1
ipv6：route -A inet6 add fec4::3 gw fec9::22 dev eth1

复制代码

为rs访问客户机172.16.100.56（fec4::3）添加网关192.168.0.8（fec9::22），即当rs返回响应给客户端172.16.100.56时，会将结果转发到192.168.0.8（ds）上，ds将源ip更改为dip后再将结果发送给客户机。

（192.168.0.8（fec9::22）是DIP）

添加路由后，查看路由：

route -n

复制代码

Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
0.0.0.0 192.168.201.254 0.0.0.0 UG 100 0 0 eth0
172.16.100.56 192.168.0.8 255.255.255.255 UGH 0 0 0 eth0

复制代码

ipv6查看路由时：

route -6

复制代码

可以转发的前提是ds（192.168.0.8）开启路由转发功能，具体参见第2步中的脚本。

这样ds才可以将结果返回给客户机。（原因：客户机ping的时候，rs收到请求，返回响应给客户机时发现有更近的路由跳转，因此必定跳转到ds上，若ds没有转发功能，那么响应则到此为止，无法发送出去，因此会ping不通，网络不通）

添加路由的命令参考Centos 添加静态路由及 SIOCADDRT错误处理。

这里添加路由时也可以添加整个网段，比如：route add -net 211.211.10.0 netmask 255.255.255.0 gw 192.168.0.8 dev eth3

需要注意添加网段时要有netmask，添加主机则不需要。添加网段，则代表访问该网段的主机时，都会跳转到192.168.0.8上。

（ipv6添加网段:route -A inet6 add fec4::/64 gw fec9::22）

(2)若ds、rs都只有一个网卡，则可以为三台机器模拟一个内网网段，即通过增加网卡子接口的方式实现。---针对ipv4.

可参考linux子接口以及绑定网卡使用，具体方式在dr模式中有讲解。

即在ds、rs中都新增ifcfg-eth0:0配置文件。然后分别设定ip为192.168.0.8、192.168.0.18和192.168.0.28.设定完成后重启网络服务service network restart。

然后在添加路由，然后在执行脚本。

由于网卡子接口无法设置ipv6，因此可以在一个网卡上设置两个ip，两个ip在不同网段，一个ip设置路由可以连接到外网，另一个ip不设置路由。---ipv6和ipv4都可。

注意：

ds、rs子网卡的ip需要在同一个网段。

执行service network restart后，某些网络配置会还原，比如路由转发功能/proc/sys/net/ipv4/ip_forward的值会变为0。

2、安装和配置

两个 real server 上都安装 nginx 服务
# yum install -y nginx
（注释：作者是用nginx测试转发是否生效，所以才安装，也可以用其它web服务测试，比如tomcat）
Director 上安装 ipvsadm
# yum install -y ipvsadm

复制代码

Director 上编辑 nat 实现脚本

ipv4：

# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh
# 编辑写入如下内容：
#! /bin/bash
# director服务器上开启路由转发功能，若没打开则无法将rs的信息转发到客户机:
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
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/eth1/send_redirects
# director设置 nat 防火墙
iptables -t nat -F
iptables -t nat -X
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.0.0/24 -j MASQUERADE
# director设置 ipvsadm
IPVSADM='/sbin/ipvsadm'
$IPVSADM -C
$IPVSADM -A -t 172.16.254.200:80 -s wrr
$IPVSADM -a -t 172.16.254.200:80 -r 192.168.0.18:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 172.16.254.200:80 -r 192.168.0.28:80 -m -w 1

复制代码

ipv6：

# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh
# 编辑写入如下内容：
#! /bin/bash
# director服务器上开启路由转发功能，若没打开则无法将rs的信息转发到客户机:
echo 1 > /proc/sys/net/ipv6/conf/all/forwarding
# 关闭 icmp 的重定向
echo 0 > /proc/sys/net/ipv6/conf/all/accept_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv6/conf/default/accept_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv6/conf/eth0/accept_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv6/conf/eth1/accept_redirects
# director设置 nat 防火墙
ip6tables -t nat -F
ip6tables -t nat -X
ip6tables -t nat -A POSTROUTING -s fec3::/64 -j MASQUERADE
# director设置
IPVSADM='/sbin/ipvsadm'
$IPVSADM -C
$IPVSADM -A -t [fec2::22]:80 -s wrr
$IPVSADM -a -t [fec2::22]:80 -r [fec9::23]:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t [fec2::22]:80 -r [fec9::24]:80 -m -w 1

复制代码

注释：参数解析及配置多集群参见dr模式的解析。不同的是，nat模式支持端口映射，即ds端口和rs端口不需要一样，

开启路由转发、关闭重定向相关参见:linux开启内部路由转发、关闭ICMP重定向功能

$IPVSADM -A -t 172.16.254.200:80 -s wrr
$IPVSADM -a -t 172.16.254.200:80 -r 192.168.0.18:9123 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 172.16.254.200:80 -r 192.168.0.28:9123 -m -w 1

复制代码

是可以正常工作的。

同样，也支持多集群。

$IPVSADM -A -t 172.16.254.200:80 -s wrr
$IPVSADM -a -t 172.16.254.200:80 -r 192.168.0.18:9123 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 172.16.254.200:80 -r 192.168.0.28:9123 -m -w 1
$IPVSADM -A -t 172.16.254.200:8090 -s wrr
$IPVSADM -a -t 172.16.254.200:8090 -r 192.168.0.18:8080 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 172.16.254.200:8090 -r 192.168.0.28:8080 -m -w 1

复制代码

保存后，在 Director 上直接运行这个脚本就可以完成 lvs/nat 的配置

/bin/bash /usr/local/sbin/lvs_nat.sh

复制代码

查看ipvsadm设置的规则

ipvsadm -ln

复制代码

3、测试LVS的效果

通过浏览器测试2台机器上的web内容 http://172.16.254.200 。为了区分开，我们可以把 nginx 的默认页修改一下：

（注释：这里就根据自己设定的ip端口进行测试，不一定是nginx，需要在客户机上测试，不要在ds和rs上测试。

访问时，访问vip，即172.16.254.200（ipv6的虚ip fec2::22）

）

在 RS1 上执行
# echo "rs1rs1" >/usr/share/nginx/html/index.html
在 RS2 上执行
# echo "rs2rs2" >/usr/share/nginx/html/index.html

复制代码

注意，切记一定要在两台 RS 上设置网关的 IP 为 director 的内网 IP。

十、实践LVS的DR模式

1、实验环境

ipv4：

三台机器：

Director节点： (eth0 192.168.0.8 vip eth0:0 192.168.0.38)
Real server1： (eth0 192.168.0.18 vip lo:0 192.168.0.38)
Real server2： (eth0 192.168.0.28 vip lo:0 192.168.0.38)

分别需要配置网卡子接口，方法如下:

假设只有一个网卡eth0.

(1).临时配置，重启后失效

ip addr add 192.168.0.38/24 dev eth0 label eth0:0
ip addr add 192.168.0.38/24 dev lo label lo:0

复制代码

（ip addr del 192.168.201.38/24 dev eth0 label eth0:0 网卡子接口删除（重启后失效））

(2).永久配置，修改相关配置文件（以Directore节点为例）

cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0:0

复制代码

修改/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0:0文件配置中DEVICE（值和配置文件名“-”后面的一致，即网卡名）和IPADDR字段：

DEVICE="eth0:0"
BOOTPROTO="none"
IPADDR="192.168.0.38"
NETMASK="255.255.255.0"
HWADDR="F4:CE:46:B6:3C:24"
IPV6INIT="no"
MTU="1500"
NM_CONTROLLED="no"
ONBOOT="yes"
TYPE="Ethernet"

复制代码

原网卡配置文件：

#cat ifcfg-eth0
DEVICE="eth0"
BOOTPROTO="none"
IPADDR="192.168.101.115"
NETMASK="255.255.255.0"
HWADDR="F4:CE:46:B6:3C:24"
IPV6INIT="no"
MTU="1500"
NM_CONTROLLED="no"
ONBOOT="yes"
TYPE="Ethernet"
UUID="5bbbb611-1bdd-4794-8753-e7077e655cf5"

复制代码

配置完成后，重启网卡:

service network restart

复制代码

然后ifconfig结果如下：

eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 192.168.201.18 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.201.255
inet6 fe80::f8b2:94ff:fe6c:e200 prefixlen 64 scopeid 0x20<link>
inet6 fec2::22 prefixlen 64 scopeid 0x40<site>
ether fa:b2:94:6c:e2:00 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 1933845 bytes 1939419514 (1.8 GiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 1712429 bytes 1662326245 (1.5 GiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
eth0:0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 192.168.0.38 netmask 255.255.255.255 broadcast 192.168.0.38
ether fa:b2:94:6c:e2:00 txqueuelen 1000 (Ethernet)

复制代码

若想取消，删除该文件，在重启网卡即可。

2、安装

两个 real server 上都安装 nginx 服务
# yum install -y nginx
（注释：作者这里是用nginx来测试ds是否发送到rs，所以需要安装nginx，也可以安装其他web服务测试，比如tomcat）
Director 上安装 ipvsadm
# yum install -y ipvsadm

复制代码

3、Director 上配置脚本

# vim /usr/local/sbin/lvs_dr.sh
#! /bin/bash
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
ipv=/sbin/ipvsadm
vip=192.168.0.38
rs1=192.168.0.18
rs2=192.168.0.28
#设置ds的ip和路由，也可以先手动设置好
ifconfig eth0:0 down
ifconfig eth0:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
route add -host $vip dev eth0:0
$ipv -C
$ipv -A -t $vip:80 -s wrr
$ipv -a -t $vip:80 -r $rs1:80 -g -w 3
$ipv -a -t $vip:80 -r $rs2:80 -g -w 1

复制代码

注释：-g的意思是采用dr模式。

特别需要注意的是端口，DR不支持端口映射，因此rs和ds端口要一样。因此，ds监听端口是80的话，那么rs的监听端口也要是80，若要修改端口则需要同步修改，比如rs的监听端口是8080，那么就要都修改为8080，则变化如下.

$ipv -A -t $vip:8080 -s wrr
$ipv -a -t $vip:8080 -r $rs1:8080 -g -w 3
$ipv -a -t $vip:8080 -r $rs2:8080 -g -w 1

复制代码

参数解析：参见ipvsadm命令使用方法

-A：添加一个集群服务
-t：tcp
-s：指定调度算法
-a：向指定的cs添加rs
-r：指定具体的rs，可包含ip和端口
-g：Gateway，DR(默认使用的类型)，nat模式是-m
-w：指定权重
-C：清空所有集群服务
-Z：计数器清零

复制代码

lvs可同时添加多个集群，例如：

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
ipv=/sbin/ipvsadm
vip=192.168.0.38
rs1=192.168.0.17
rs2=192.168.0.16
ifconfig eth0:0 down
ifconfig eth0:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
route add -host $vip dev eth0:0
$ipv -C
$ipv -A -t $vip:9123 -s wrr -p 3600
$ipv -a -t $vip:9123 -r $rs1:9123 -g -w 3
$ipv -a -t $vip:9123 -r $rs2:9123 -g -w 1
$ipv -A -t $vip:8080 -s wrr -p 3600
$ipv -a -t $vip:8080 -r $rs1:8080 -g -w 3
$ipv -a -t $vip:8080 -r $rs2:8080 -g -w 1
$ipv -Z

复制代码

上面添加了两个lvs集群转发，一个是监听9123端口并转发，一个是监听8080端口并转发。

执行脚本：

# bash /usr/local/sbin/lvs_dr.sh

复制代码

4、在2台 rs 上配置脚本：

# vim /usr/local/sbin/lvs_dr_rs.sh
#! /bin/bash
vip=192.168.0.38
ifconfig lo:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
route add -host $vip lo:0
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

复制代码

rs 上分别执行脚本：

bash /usr/local/sbin/lvs_dr_rs.sh

复制代码

ipv6:由于ipv6没有arp等未知原因，上述脚本无法满足ipv6的转发，因此采用以下方法（见LVS原理详解以及部署中的5.2.2中的第一种方法）
三台机器：

Director节点： (eth0 fec2::8 vip eth0:0 fec2::38)
Real server1： (eth0 fec2::18 vip lo:0 fec2::38)
Real server2： (eth0 fec2::28 vip lo:0 fec2::38)

Director 上配置脚本

#! /bin/bash
#开启路由转发
echo 1 > /proc/sys/net/ipv6/conf/all/forwarding
ipv=/sbin/ipvsadm
$ipv -C
$ipv -A -t [fec2::38]:9123 -s wrr -p 3600
$ipv -a -t [fec2::38]:9123 -r [fec2::18]:9123 -g -w 3
$ipv -a -t [fec2::38]:9123 -r [fec2::28]:9123 -g -w 1
$ipv -Z

复制代码

在路由器上绑定vip和mac：

在路由器（交换机或者防火墙）上明显说明vip对应的地址一定是Director上的MAC，只要绑定，以后再跟vip通信也不用再请求了，这个绑定是静态的，所以它也不会失效，也不会再次发起请求。

即对DS的网关所关联的设备（路由器交换机或者防火墙）进行配置，将vip和mac绑定：

以华为网络设备为例：
<Quidway> system-view
[Quidway] ipv6 （全局模式下使能ipv6 转发）
[Quidway] interface vlanif 100 （vlan接口或物理接口均可，此接口ip为DS的网关）
[Quidway-Vlanif100] ipv6 enable （启用此接口的ipv6 转发）
[Quidway-Vlanif100] ipv6 neighbor 5000::1 0019-7459-3301 （绑定DS上的vip与网卡mac）

在2台 rs 上配置环路地址为vip地址：

ifconfig lo:0 inet6 add FEC2::38/64 删除ipv6地址

复制代码

5、实验测试

测试方式同上，浏览器访问 http://192.168.0.38

（注释：作者这里是转发到nginx的默认端口80，所以直接访问该url，若是转发到其它端口，则访问对应的url即可，比如http://192.168.0.38:8080/url。

其次，测试时要用cls测试，即不要在ds和rs上测试。）

注意：在 DR 模式下，2台 rs 节点的 gateway 不需要设置成 dir 节点的 IP 。

十一、LVS结合keepalive

LVS可以实现负载均衡，但是不能够进行健康检查，比如一个rs出现故障，LVS 仍然会把请求转发给故障的rs服务器，这样就会导致请求的无效性。keepalive 软件可以进行健康检查，而且能同时实现 LVS 的高可用性，解决 LVS 单点故障的问题，其实 keepalive 就是为 LVS 而生的。

1、实验环境

4台节点

Keepalived1 + lvs1(Director1)：192.168.0.48
Keepalived2 + lvs2(Director2)：192.168.0.58
Real server1：192.168.0.18
Real server2：192.168.0.28
IP: 192.168.0.38

2、安装系统软件

Lvs + keepalived的2个节点安装

# yum install ipvsadm keepalived -y

复制代码

Real server + nginx服务的2个节点安装

# yum install epel-release -y
# yum install nginx -y

复制代码

3、设置配置脚本

Real server节点2台配置脚本：

# vim /usr/local/sbin/lvs_dr_rs.sh
#! /bin/bash
vip=192.168.0.38
ifconfig lo:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
route add -host $vip lo:0
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
2节点rs 上分别执行脚本：
bash /usr/local/sbin/lvs_dr_rs.sh

复制代码

keepalived节点配置(2节点)：

主节点( MASTER )配置文件
vim /etc/keepalived/keepalived.conf

复制代码

vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface eth0
virtual_router_id 51
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.0.38
}
}
virtual_server 192.168.0.38 80 {
delay_loop 6
lb_algo rr
lb_kind DR
persistence_timeout 0
protocol TCP
real_server 192.168.0.18 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_timeout 10
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
real_server 192.168.0.28 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_timeout 10
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
connect_port 80
}
}
}

复制代码

从节点( BACKUP )配置文件

拷贝主节点的配置文件keepalived.conf，然后修改如下内容：

state MASTER -> state BACKUP
priority 100 -> priority 90

复制代码

keepalived的2个节点执行如下命令，开启转发功能：

# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

复制代码

4、启动keepalive
先主后从分别启动keepalive

service keepalived start

复制代码

5、验证结果

实验1

手动关闭192.168.0.18节点的nginx，service nginx stop 在客户端上去测试访问 http://192.168.0.38 结果正常，不会出现访问18节点，一直访问的是28节点的内容。

实验2

手动重新开启 192.168.0.18 节点的nginx， service nginx start 在客户端上去测试访问 http://192.168.0.38 结果正常，按照 rr 调度算法访问18节点和28节点。

实验3

测试 keepalived 的HA特性，首先在master上执行命令 ip addr ，可以看到38的vip在master节点上的；这时如果在master上执行 service keepalived stop 命令，这时vip已经不再master上，在slave节点上执行 ip addr 命令可以看到 vip 已经正确漂到slave节点，这时客户端去访问 http://192.168.0.38 访问依然正常，验证了 keepalived的HA特性。

使用LVS实现负载均衡原理及安装配置详细教程

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