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一.负载均衡方法介绍

主要的开源软件有LVS、keepalived、haproxy、nginx等。其中LVS是传输层的，nginx属于7层，haproxy既可以认为4层，也可以认为是7层使用。而keepalived的负载均衡功能就是lvs。

四层和七层的主要区别就在于lvs可以分发除80外的其他通信端口，比如mysql。而nginx仅仅支持http，https，mail，但是应用更丰富，比如说可以根据某个目录做限制和用户认证等。在性能上，lvs支持的并发量会大一些，更稳定一些。

二.LVS介绍

lvs是由国人章文嵩开发的，是世界知名的负载均衡软件，基于TCP/IP做的路由转发，稳定性和效率很高。lvs最新版本基于linux2.6，有很多年没有更新了。

lvs的三种常见模式：NAT、DR，IP Tunnel

架构：核心角色分发器（load blance），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）。

LVS NAT模式
NAT模式借助iptables的nat表来实现，用户的请求到分发器之后，通过预设 的iptables规则，把请求的数据包转发到后端的rs上去。因为每个请求都需要通过处理，所以NAT模式存在着性能瓶颈，请求量不能太大，一般的规模就十几台。

rs需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包全部经过分发器。在nat模式中，只需要分发器有公网ip就行了，比较节省公网资源。

IP Tunnel模式
IP tunnel模式的特点是分发器和所有rs都需要配置一同个公网的vip，当客户请求数据包到达分发器之后，分发器把目标地址vip改成某个rs的ip（非vip），当rs收到数据包之后，它会还原目标地址为vip。rs发送包，因为配置了vip，可以不用经过分发器处理，直接发送个客户端。

DR模式
和IP Tunnel不同的是，DR模式修改的是rs的mac地址，而不是ip。DR模式也需要所有分发器和rs都配置一个公共的ip，也就是vip。DR模式在同一个网段内。rs接受数据包后，会还原原始数据包，也是直接发送给客户端。

三.LVS的调度算法

轮询 rr
加权轮询 wrr：某台服务器很好，可以权重大的请求的数量多一点。
最小连接 lc：请求最少的访问多一点
加权最小连接wlc：给请求少的加权重，访问的多一点
基于局部性的最小连接 lblc
带复制的基于局部性最小连接 lblcr
目标地址散列调度 dh
源地址散列调度 sh

四.NAT模式搭建

环境说明：

分发器：网卡一192.168.247.160、网卡二：外网ip192.168.41.1（因为没有公网，只用另一个网段代替）
rs1：192.168.247.170 ，设置网关192.168.247.160
rs2：192.168.247.180，设置网关192.168.247.160

准备工作：在分发器的机器上增加一块网卡，设置成仅主机模式，然后启动服务器，给该网卡设置ip。

开始：
这里我们用防火墙iptables，关闭firewalld，并清空规则，三台机器都需要执行：

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalldiptables -F
service iptables savesetenforce 0

rs1、rs2设置网关：

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
GATEWAY=192.168.247.160 //设置成分发器的ip#重启network,重启之后就连不上外网了
systemctl restart network#查看网关
route -n

在分发器上安装ipvsadm，ipvsadm是lvs的重要组成部分。

yum install -y ipvsadm

把设置分发器的命令写成一个脚本，方便修改：

vim /usr/local/sbin/ip_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
# 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，我的两个网卡分别为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 192.168.247.0/24  -j MASQUERADE
# director设置ipvsadm
IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'
$IPVSADM -C
#-p 表示同一台客户端在多少时间内连接同一个rs
$IPVSADM -A -t 192.168.41.1:80 -s lc -p 300
$IPVSADM -a -t 192.168.41.1:80 -r 192.168.247.170:80 -m -w 1
$IPVSADM -a -t 192.168.41.1:80 -r 192.168.247.180:80 -m -w 1

到这里就完成了。

测试：
修改rs1和rs2的主页，在用浏览器访问多次，看有啥变化，可以把分发器脚本上的-p参数时间调小试试。

五.DR模式lvs搭建

首先清空nat模式防火墙规则：

iptables -t nat -F

并且把rs上的网关改回原来正常的ip。然后开始操作：

在dir上编写一个shell脚本：

vim /usr/local/sbin/lvs_dr.sh#! /bin/bash
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
ipv=/usr/sbin/ipvsadm
vip=192.168.247.80
rs1=192.168.247.170
rs2=192.168.247.180
#注意这里的网卡名字
ifdown ens33
ifup ens33
ifconfig ens33:2 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
route add -host $vip dev ens33:2
$ipv -C
$ipv -A -t $vip:80 -s rr
$ipv -a -t $vip:80 -r $rs1:80 -g -w 1
$ipv -a -t $vip:80 -r $rs2:80 -g -w 1

执行：

sh /usr/local/sbin/lvs_dr.sh

两台服务器上编写脚本（内容一样）：

vim /usr/local/sbin/lvs_dr_rs.sh#/bin/bash
vip=192.168.247.80
#把vip绑定在lo上，是为了实现rs直接把结果返回给客户端
ifconfig lo:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
route add -host $vip lo:0
#以下操作为更改arp内核参数，目的是为了让rs顺利发送mac地址给客户端
#参考文档www.cnblogs.com/lgfeng/archive/2012/10/16/2726308.html
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

执行：

sh /usr/local/sbin/lvs_dr_rs.sh

分别在三台机器上执行各自的脚本，完成。

检查是否有vip生成：

ip addrinet 192.168.247.80/32 brd 192.168.247.80 scope global ens33:2

ipvsadm -lnTCP  192.168.247.80:80 rr-> 192.168.247.170:80           Route   1      0          2         -> 192.168.247.180:80           Route   1      2          0     

最后用浏览器查看。当ip量很大的时候，效果才明显。

六.keepalived+lvs

这种方案，主要是针对用lvs作为负载均衡的情况。如果是用nginx做负载均衡，只需要用keepalived做高可用即可。

keepalibed内置lvs，所以不需要安装ipvsadm包。keepalived提供生存检测，可以把后端宕机的nginx剔除掉。

先把之前设置了vip的网卡重启一下：

ifdown ens33 && ifup ens33

清除ipvsadm规则：

ipvsadm -C

安装keepalived：

yum install -y keepalived

编辑配置文件：

vim /etc/keepalived/keepalived.conf 

 vrrp_instance VI_1 {#备用服务器上为 BACKUPstate MASTER#绑定vip的网卡为ens33，你的网卡和阿铭的可能不一样，这里需要你改一下interface ens33virtual_router_id 51#备用服务器上为90priority 100advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass aminglinux}virtual_ipaddress {192.168.247.80}
}
virtual_server 192.168.247.80 80 {#(每隔10秒查询realserver状态)delay_loop 10#(lvs 算法)lb_algo wlc#(DR模式)lb_kind DR#(同一IP的连接60秒内被分配到同一台realserver)persistence_timeout 60#(用TCP协议检查realserver状态)protocol TCPreal_server 192.168.247.170 80 {#(权重)weight 100TCP_CHECK {#(10秒无响应超时)connect_timeout 10nb_get_retry 3delay_before_retry 3connect_port 80}}real_server 192.168.247.180 80 {weight 100TCP_CHECK {connect_timeout 10nb_get_retry 3delay_before_retry 3connect_port 80}}
}

启动keepalived：

systemctl start keepalived

分发器上依然要开启端口转发：

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

查看vip和ipvsadm：

ip addipvsadm -ln

两台rs还需要执行之前的rs脚本：

vim /usr/local/sbin/lvs_dr_rs.sh#/bin/bash
vip=192.168.247.80
#把vip绑定在lo上，是为了实现rs直接把结果返回给客户端
ifconfig lo:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
route add -host $vip lo:0
#以下操作为更改arp内核参数，目的是为了让rs顺利发送mac地址给客户端
#参考文档www.cnblogs.com/lgfeng/archive/2012/10/16/2726308.html
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

完成，最后用浏览器测试效果。