lvs基礎知識

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一、LVS概述
LVS是Linux Virtual Server的簡稱，也叫Linux虛擬伺服器，是一個由章文嵩教授主持開展的開源項目，官方網站為www.linuxvirtualserver.org。現在LVS已經是Linux核心的一部分，不需要編譯核心。但在Linux2.4之前，要使用LVS需要將ipvs編譯進核心才能使用。
LVS提供的負載平衡技術和Linux作業系統實現了一個高效能的伺服器叢集，有良好的擴充性、可靠性和可操作性，極大地減輕了後台伺服器的壓力。
LVS只要由三個部分組成：調度器、後台伺服器集區、共用資料庫
負載平衡調度器：主要負責將請求分發到背景伺服器上。
後台伺服器集區（RealServer）：用於向客戶提供需要的服務，例如WWW服務、Cache服務、DNS服務、FTP服務、MAIL服務、視頻/音頻點播服務等等。
共用資料庫：提供資料存放區
二、LVS支援的四種模型
原生的LVS支援NAT,DR,TUN三種，但是近幾年又出現了FULL-NAT模型，對NAT模型進一步改善。
NAT：地址轉換
DR:直接路由模式
TUN:隧道模式
FULL-NAT：完全地址轉換

NAT模型：



NAT模型是在入站時做了一次DNAT將請求轉寄至後台主機，出站時做了一次SNAT，該方式主要用於結合F5防DDOS攻擊。
DR模型：


DR的效能是所有模式中最高的，它只需要修改目的MAC；但部署上必須要求LVS和後端伺服器在同一個VLAN中。
TUN模型：

TUN是在原來IP頭部再新增封裝一個IP。進來時通過調度器，出去時直接返回用戶端。
FULLNAT模型：


FULLNAT是在NAT模式上做了一次改進，加入了一個內網IP（lip）。cip-vip轉換為lip->rip，而 lip和rip均為IDC內網ip，可以跨vlan通訊。

NAT：
①　director與叢集節點必須在同一個IP網路中；
②　RIP通常是私人地址，僅用於各叢集節點通訊；
③　director位於client與real server之間，並負責處理進出的所有通訊；
④　real server必須將網關指向DIP；
⑤　支援連接埠映射；
⑥　real server可使用任意作業系統；
⑦　大規模應用中director可能易成為系統瓶頸。

DR:
①　叢集節點必須和director在同一個物理網路中；
②　RIP可以使用公網地址，實現便捷的遠端管理和監控；
③　director僅負責處理入站請求，響應報文則由realserver直接發往用戶端；
④　realserver不能將網關指向DIP；
⑤　不支援連接埠映射；

TUN:
①　叢集節點可以跨越互連網；
②　RIP必須是公網地址；
③　director僅負責處理入站請求，響應報文則由realserver直接發往用戶端；
④　realserver網關不能指向director；
⑤　只有支援隧道功能的os才能用於realserver；
⑥　不支援連接埠映射。

FULLNAT:
① director與叢集節點可以跨VLAN通訊；
② director位於client與real server之間，並負責處理進出的所有通訊；
③ 通過在TCP Option中加入cip，將cip傳給realserver
三、LVS支援的十種調度演算法
調度演算法分為靜態和動態：
靜態：固定不變的轉寄請求，僅僅依據演算法本身。
rr：輪叫，輪詢，依次輪流的向後台主機轉寄請求。
wrr：加權輪詢，根據每台主機的權重依次輪流 。
sh：source hashing,源地址散列。主要實現會話綁定，能夠將此前建立的session資訊保留了，將源IP作為散列鍵
dh：destination hashing:目標地址散列。把同一個IP地址的請求，發送給同一個RealServer，將目標IP作為散列鍵

動態：依據後台伺服器的狀態動態轉寄請求
lc：最少串連
active*256+inactive挑小的
wlc：加權最少串連
（active*256+inactive）/weight挑小的
sed：最短期望延遲
（active+1*256）/weight
nq：never queue永不排隊（改進的sed）無需隊列，如果有台realserver的串連數＝0就直接分配過去，不需要在進行sed運算。
LBLC：基於本地的最少串連
基於局部性的最少串連調度演算法根據請求的目標IP地址找出該目標IP地址最近使用的RealServer，若該Real Server是可用的且沒有超載，將請求發送到該伺服器；若伺服器不存在，或者該伺服器超載且有伺服器處於一半的工作負載，則用“最少連結”的原則選出一個可用的伺服器，將請求發送到該伺服器
LBLCR：帶複製的基於本地的最少串連
帶複製的基於局部性最少連結調度演算法也是針對目標IP地址的負載平衡，該演算法根據請求的目標IP地址找出該目標IP地址對應的伺服器組，按“最小串連”原則從伺服器組中選出一台伺服器，若伺服器沒有超載，將請求發送到該伺服器；若伺服器超載，則按“最小串連”原則從這個叢集中選出一台伺服器，將該伺服器加入到伺服器組中，將請求發送到該伺服器。同時，當該伺服器組有一段時間沒有被修改，將最忙的伺服器從伺服器組中刪除，以降低複製的程度。

四、LVS的相關配置
LVS的配置主要分為兩部分：
ipvs：核心模組，只對定義為叢集的服務進行轉寄
ipvsadm：使用者空間管理叢集服務的命令列工具
ipvsadm
管理叢集服務
添加： -A -t|u|f service-address [-s schedule] -p timeout
-t：TCP協議的叢集
-u：UDP協議的叢集
service-address： IP:PORT #連接埠映射
-f：防火牆標記
service-address：Mark Number
-p timeout：持久串連。這個選項的意思是來自同一個客戶的多次請求，將被同一台真實的伺服器處理。timeout 的預設值為300 秒。
修改：-E -t|u|f service-address [-s schedule]

刪除：-D -t|u|f service-address

#ipvsadm -A -t 172.16.100.2:80 -s rr

管理叢集服務中的RS
添加：-a -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight]
-t|u|f service-address 實現定義好的叢集服務
-r service-address：某RS的地址，在NAT模型中，可以使用IP:PORT連接埠映射
[g|i|m]
g：DR
i：TUN
m：NAT
[w weight]：定義權重
修改：-e -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight]
刪除：-d -t|u|f service-address -r server-address
#ipvsadm -a -t 172.168.100.2:80 -r 192.168.193.1 -m
#ipvsadm -a -t 172.168.100.2:80 -r 192.168.193.2 -m

查看
-L|l
-n：數字格式顯示主機地址和連接埠
--stats：統計資料
--timeout：顯示tcp、tcpfin和udp的會話逾時時間長度
-c：顯示當前的ipvs串連狀況

刪除所有叢集服務：
-C：清空ipvs規則

儲存ipvs規則
-S
#ipvsadm -S > /path/to/somefile

匯入此前的規則
-R
#ipvsadm -R < /path/from/somefile

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