然后调度就把客户端发送的请求数据包的目标IP地址及端口改成后端真实服务器的IP地址(RIP),这样真实服务器(RS)就能够接收到客户的请求数据包了。在DR模式中,调度器根据各个真实服务器的负载情况,连接数多少等,动态地选择一台服务器,不修改目标IP地址和目标端口,也不封装IP报文,而是将请求报文的数据帧的目标MAC地址改为真实服务器的MAC地址。真实服务器接收到请求数据包的时候,解开IP包头查看到的目标IP是VIP。
3、Director 上配置脚本 # vim /usr/local/sbin/lvs_dr.sh#! /bin/bashecho 1 >/proc/sys/net/ipv4/ip_forwardipv=/sbin/ipvsadmvip=192.168.0.38rs1=192.168.0.18rs2=192.168.0.28ifconfig eth0:0 downifconfig eth0:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 uproute 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.
此时报文的源IP为VIP,目标IP为CIPLVS-NAT模型的特性。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3、RS跟Director Server必须在同一个物理网络中4、所有的请求报文经由Director Server,但响应报文必须不能进过Director Server5、不支持地址转换,也不支持端口映射6、RS可以是大多数常见的操作系统7、RS的网关绝不允许指向DIP(因为我们不允许他经过director)8、RS上的lo接口配置VIP的IP地址。
客户端向VIP发起请求连接,Director在经过调度之后选取RS,将本地端口与RS的端口做映射,然后RS返还数据Director将数据返回客户端。客户端向vip发送请求时,[源CIP;目的VIP]Director经过调度轮询后选择一个RS后使用隧道技术再次封装后向RS发送[源DIP;目的RIP[源CIP;目的VIP]],RS通过隧道收到请求后拆开数据后得到[源CIP;目的CIP],发现目的IP为自己L0接口的ip后把数据收下,找到数据后将数据直接通过公网返还给客户端[源vip;
而Linux默认情况下,是使用要发送的ip数据包中的源ip地址作为arp请求的源地址,而默认这种方式对lvs是不是适用的,具体问题为:rs会把自己的vip作为arp请求的源地址,而路由器收到这个arp请求就会更新自己的arp缓存,修改vip对应的mac为rs的,这样就会造成ip欺骗了,正在lvs上的VIP被抢夺,所以就会有问题。表示如果此server接受的arp请求的目的地址,不是该arp请求包进入的接口配置的ip地址,那么不回应此arp请求。
四层、七层负载均衡的区别一,什么是负载均衡(Load balancing)在网站创立初期,我们一般都使用单台机器对台提供集中式服务,但是随着业务量越来越大,无论是性能上还是稳定性上都有了更大的挑战。比如同一个Web服务器的负载均衡,除了根据IP加端口进行负载外,还可根据七层的URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。但是对于一些大的网站,一般会采用DNS 四层负载 七层负载的方式进行多层次负载均衡。
使用LVS+Nginx实现负载均衡1.LVS的简介。当请求来到时,Diretor server上处理的程序将数据报文中的目标地址(即虚拟IP地址)改成具体的某台Real Server,端口也改成Real Server的端口,然后把报文发给Real Server。二、VS/TUN(Virtual Server via IP Tunneling),即IP隧道技术实现虚拟服务器。IP隧道(IP tunneling)是将一个IP报文封装在另一个IP报文的技术,这可以使得目标为一个IP地址的数据报文能被封装和转发到另一个IP地址。
为了说明这三种方式的工作原理,我们首先需要了解一下基础的IP/TCP报文(注意,IP报文和TCP报文是两种不同的报文格式),以及链路层对IP数据的封装方式。TCP伪首部是一个虚拟概念,它包括承载TCP数据报文的IP报文的一部分,和TCP首部的一部分数据(源IP、目标IP、IP报文中的protocoly、以及TCP报文的报文头长度和TCP报文的数据长度)。LVS的管理程序IPVSADMIN负责绑定转发规则,并完成IP数据报文和TCP数据报文中属性的重写。
根据实现的原理不同,常见的web负载均衡技术包括:DNS轮询、IP负载均衡和CDN。本文中的web负载均衡,特指能够分担web请求(http,https等)的负载均衡技术。DNS负载均衡技术的实现原理是在DNS服务器中为同一个主机名配置多个IP地址,在应答DNS查询时,DNS服务器对每个查询将以DNS文件中主机记录的IP地址按顺序返回不同的解析结果,将客户端的访问引导到不同的机器上去,使得不同的客户端访问不同的服务器,从而达到负载均衡的目的。
与隧道模式不同的是,直接路由模式(DR模式)要求调度器与后端服务器必须在同一个局域网内(为什么后面讲解),VIP地址需要在调度器与后端所有的服务器间共享,因为最终的真实服务器给客户端回应数据包时需要设置源IP为VIP地址,目标IP为客户端IP,这样客户端访问的是调度器的VIP地址,回应的源地址也依然是该VIP地址(真实服务器上的VIP),客户端是感觉不到后端服务器存在的。
IP负载均衡之LVS | NAT模式IP负载均衡。用户请求数据包,到达负载均衡服务器后,负载均衡服务器在操作系统内核进程获取网络数据包,根据负载均衡算法得到一台真实服务器地址,然后将请求目的地址修改为,获得的真实ip地址,不需要经过用户进程处理。IP负载均衡,真实物理服务器返回给负载均衡服务器,存在两种方式:(1)负载均衡服务器在修改目的ip地址的同时修改源地址。
Director 会将用户的请求报文中的目标地址,从原来的VIP改为RealServer的RIP(eth0),然后再转发给RealServer,3.RealServer收到一个源地址为CIP目标地址为自己RIP的请求4.RealServer处理好请求后会将一个源地址为自己RIP目标地址为CIP的数据包通过Director 发出去,5.Driector Server收到一个源地址为RealServer1 的IP 目标地址为CIP的数据包6.Driector Server 会将源地址修改为自己的VIP(eth0),然后再将数据包发送给用户。
/bin/bashecho 1 >/proc/sys/net/ipv4/ip_forwardipv=/usr/sbin/ipvsadmvip=192.168.20.100rs1=192.168.20.253rs2=192.168.20.254#注意这里的网卡名字ifdown ens33ifup ens33ifconfig ens33:2 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 uproute add -host $vip dev ens33:2$ipv -C$ipv -A -t $vip:80 -s wrr$ipv -a -t $vip:80 -r $rs1:80 -g -w 1$ipv -a -t $vip:80 -r $rs2:80 -g -w 1.
Nginx中的Gzip技术。在我的系列文章中,《架构设计:负载均衡层设计方案(4)——LVS原理》 、《架构设计:负载均衡层设计方案(5)——LVS单节点安装》 、《负载均衡层设计方案(7)——LVS + Keepalived + Nginx安装及配置》 都涉及到LVS的讲解。NAT方式是一种由LVS Master服务节点收到数据报,然后转给下层的Real Server节点,当Real Server处理完成后回发给LVS Master节点然后又由LVS Master节点转发出去的工作方式。
Keepalived LVS nginx搭建nginx高可用集群。而lvs是一款负载均衡工具,因而如果我们结合lvs和nginx,那么就可以通过部署多台nginx服务器,通过lvs的负载均衡能力,将请求均衡的分发到各个nginx服务器上,再由nginx服务器分发到各个应用服务器,这样,我们就实现了nginx的横向扩展了。172.16.28.130 lvs keepalived172.16.28.131 lvs keepalived172.16.28.132 nginx172.16.28.133 nginx.
原理是,他是对IP层的数据包的IP地址和端口信息进行修改,达到负载均衡的目的。在负载均衡服务器收到客户端的IP包的时候,会修改IP包的目标IP地址或端口,然后原封不动地投递到内部网络中,数据包会流入到实际Web服务器。我们常用的CDN(Content Delivery Network,内容分发网络)实现方式,其实就是在同一个域名映射为多IP的基础上更进一步,通过GSLB(Global Server Load Balance,全局负载均衡)按照指定规则映射域名的IP。
Lvs DR模式集群步骤我们在使用nginx配置集群管理的时候, nginx会出现很多请求和响应都经过nginx,服务器集群会出现瓶颈的情况,需要使用Lvs(linux virtual server)管理集群。原理: 客户机发起请求到集群服务器,会有一个客户机ip和vip,集群服务器转发到后端服务器处理请求,然后直接返回到客户端,不再经过集群服务器。echo 1 >/proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_ignore.echo 2 >/proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/arp_announce.
数据库服务器:主库:RAID10 从库 RAID5\RAID0(为了维护成本,RAID10)HAproxy和Nginx由于可以做七层的转发,所以URL和目录的转发都可以做在很大并发量的时候我们就要选择LVS,像中小型公司的话并发量没那么大选择HAproxy或者Nginx足已,由于HAproxy由是专业的代理服务器配置简单,所以中小型企业推荐使用HAproxy.并发至此RS来处理,RS处理完后把数据交给负载均衡器,负载均衡器再把数据包原IP地址改为自己的IP.Nginx的缺点是:
链路层负载均衡之LVS | DR模式链路层负载均衡。一个请求过来时,LVS只需要将网络帧的MAC地址修改为某一台RS的MAC,该包就会被转发到相应的RS处理,注意此时的源IP和目标IP都没变,LVS只是做了一下移花接木。RS收到LVS转发来的包,链路层发现MAC是自己的,到上面的网络层,发现IP也是自己的,于是这个包被合法地接受,RS感知不到前面有LVS的存在。而当RS返回响应时,只要直接向源IP(即用户的IP)返回即可,不再经过LVS。
当请求报文发送至集群网络时ip报文首部为CIP|VIP,这时因为RS的VIP被隐藏起来了,所以只有调度器响应,而位于input链的策略发现是集群服务时,它不会拆解ip首部,而是把mac首部拆了,封装mac(源mac改为调度器的mac,目标mac改为调度器挑选的RS的mac),并向RS转发,报文传至RS时,RS发现目标地址是自己,然后进行响应,封装报文,源地址修改为VIP,目标地址为CIP,然后直接通过路由设备将报文发给客户端。
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;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且未超载,将请求发送到该服务器,否则返回空。
也就是在一个虚拟服务器中增加一台新的真实服务器 向指定的CS中添加RS-r --real-server server-address 真实的服务器[Real-Server:port],只有支持端口映射的LVS类型才允许此处使用跟集群服务中不同的端口LVS 类型:-g : gateway,DR # 指定集群类型为LVS/DR-i ipip,TUN # 指定集群类型为LVS/TUN-m:masquerade,NAT # 指定集群类型为 NAT-w:指定RS权重:-e:修改指定的RS属性-d :从指定的集群服务中删除某RS.
DNS负载均衡&&HTTP负载均衡DNS负载均衡。最早的负载均衡技术,利用域名解析实现负载均衡,在DNS服务器,配置多个A记录,这些A记录对应的服务器构成集群。优点使用简单:负载均衡工作,交给DNS服务器处理,省掉了负载均衡服务器维护的麻烦提高性能:可以支持基于地址的域名解析,解析成距离用户最近的服务器地址,可以加快访问速度,改善性能;扩展性低:DNS负载均衡的控制权在域名商那里,无法对其做更多的改善和扩展;
nginx的负载性能远没有lvs好,lvs四层+nginx七层负载的好处是最前端是lvs接收请求进行负载转发,由多个nginx共同完成七层负载,这样nginx的负载性能就可以线性扩展。lvs作为负载均衡器,所有请求都先到达lvs,可见lvs处于非常重要的位置,如果lvs服务器宕机后端web服务将无法提供服务,影响严重。vip漂移到主lvs。前端使用1到2台lvs作为负载基本可以满足中小型网站的并发要求,当lvs的负载成为瓶颈此时就需要对lvs进行优化、扩展。
客户通过Virtual IP Address(虚拟服务的IP地址)访问网络服务时,请求报文到达调度器,调度器根据连接调度算法从一组真实服务器中选出一台服务器,将报文的目标地址 Virtual IP Address改写成选定服务器的地址,报文的目标端口改写成选定服务器的相应端口,最后将修改后的报文发送给选出的服务器。VS/NAT 的优点是服务器可以运行任何支持TCP/IP的操作系统,它只需要一个IP地址配置在调度器上,服务器组可以用私有的IP地址。
IP Tunneling:IP管道技术是在IP报文上再次封装IP报文协议的一种技术。首先客户端还是通过访问对外的一个服务IP请求服务,当Load Balancer接受到请求以后,检查VIP注册信息,然后根据算法选择实际的一台后台服务器,通过IP管道封装技术对IP报文再次封装,然后将消息通过IP管道转发到实际的服务器,实际的服务器通过解包处理请求,然后根据包体内实际的服务请求地址,将处理结果直接返回给客户端。
说明: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,主要用于Cache集群系统,因为Cache集群中客户请求报文的目标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。
LVS是Linux Virtual Server的简称,也就是Linux虚拟服务器。VS/NAT: 即(Virtual Server via Network Address Translation)也就是网络地址翻译技术实现虚拟服务器,当用户请求到达调度器时,调度器将请求报文的目标地址(即虚拟IP地址)改写成选定的Real Server地址,同时报文的目标端口也改成选定的Real Server的相应端口,最后将报文请求发送到选定的Real Server。