Linux系统 2023-07-02

深入探究Linux LVS路由模式，提升负载均衡效率 (linuxlvs路由模式)

随着互联网技术的高速发展，针对高并发网站的负载均衡也越来越受到关注。作为应对高并发的一种有效方式，负载均衡的作用不容小视。在众多负载均衡技术中，Linux LVS（Linux Virtual Server）是一种经典的负载均衡技术，在网络中广泛使用。本文将深入探究Linux LVS路由模式，以提高负载均衡的效率。

一、LVS概述

LVS是一种用于服务器集群的开源软件，由Linux内核扩展程序和用户空间程序组成。它通过在前端添加一个虚拟IP实现负载均衡，将外部请求分发到后端多台真实服务器上，以实现服务器资源的共享和负载均衡。LVS主要分为NAT、TUN和DR 3种模式。其中NAT模式是常用的一种方式，同样也是本文将讨论的内容。

二、NAT模式简介

在LVS的NAT模式中，负载均衡器和后端真实服务器之间采用了一种叫做IP伪装的技术。虚拟IP和真实服务器的IP地址都和物理网络不一致，它们都属于同一个子网。负载均衡器将客户端发送的请求接收之后，通过IP伪装技术将请求的源地址改写成LVS的虚拟IP，然后将请求分发给后端可用的真实服务器。真实服务器接收到请求后，返回数据包给负载均衡器，负载均衡器再将数据包的源地址改为客户端的真实IP地址并返回给客户端。整个过程中，客户端并不知道真实服务器的存在，而是将请求发送到LVS的虚拟IP上。

三、常见负载均衡算法

负载均衡器将请求发送的真实服务器之前，需要先对请求进行负载均衡算法的计算，根据计算结果将请求发送到不同的真实服务器上。LVS中常见的4种算法如下：

1. 轮询法（RR）：负载均衡器将请求循环地发给不同的真实服务器，从而实现负载均衡。

2. 加权轮询法（WRR）：根据真实服务器的处理能力，给服务器一个权重值，权重越高的服务器会获得更多的请求。

3. 随机法（RND）：负载均衡器使用随机数算法来选择一个真实服务器，实现负载均衡。

4. 最少连接法（LC）：选择当前连接最少的真实服务器来处理请求，从而避免出现某个服务器压力过大的情况。

以上四种算法在实现上各有优劣，具体应该根据实际情况进行选择。

四、实现NAT模式负载均衡的步骤

下面我们以CentOS 7.3为例，介绍在NAT模式下实现负载均衡的基本步骤：

1. 安装必要的软件：

yum install ipvsadm -y

2. 配置LVS负载均衡器：

加入以下命令行到/etc/rc.local中，以在重启后自动启动LVS：

# 配置LVS负载均衡器

ipvsadm -C #清除所有保存的LVS表项

ipvsadm -A -t 192.168.0.100:80 -s wlc # 添加80端口的虚拟IP

ipvsadm -a -t 192.168.0.100:80 -r 192.168.0.2 -g # 添加第1台真实服务器

ipvsadm -a -t 192.168.0.100:80 -r 192.168.0.3 -g # 添加第2台真实服务器

其中，“-A”表示添加一个新的表项，“-t”表示虚拟IP地址和端口，“-s”表示使用加权轮询算法，“-r”表示真实服务器IP地址，“-g”表示改用集群IP解决负载均衡的问题。

3. 配置真实服务器：

本文以Apache服务器为例进行配置。在两台真实服务器上分别安装Apache Web Server，并修改运行端口为80。确保启动Apache Web Server并可以正常响应请求。

4. 验证：

访问虚拟IP地址的80端口，如果能够正常显示Apache默认页面，则表示LVS负载均衡配置成功。

五、优化LVS

在实际应用中，由于网络环境的不同，LVS的性能表现也会有所差异。针对不同情况，可以通过以下方式优化LVS的性能：

1. 调整调度算法：根据不同的应用场景选择不同的调度算法，以达到更加优化的性能。

2. 调整内核参数：

echo “102400” > /proc/sys/net/core/somaxconn # 设定更大的TCP连接数。

echo “1” > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward # 开启IPv4路由功能。

echo “0” > /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse # 开启TCP连接复用。

echo “1” > /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout # 调整TCP连接终止的超时时间。

3. 调整负载均衡器硬件环境：为LVS配置高性能硬件环境，包括更快的CPU、更大的内存等等。

LVS是一种高效、灵活的负载均衡解决方案，可以大大提高系统的处理能力和稳定性。同时，要重视对LVS的监控和调优工作，以求达到更好的性能表现。

相关问题拓展阅读：

如何查看ipvsadm表中内容

如何查看ipvsadm表中内容

对ipvsadm 的命令参考，并根据自己使用的经验，进行了一个简单的翻译，希望

　　对ipvsadm 的使用者有一定的帮助。

　　为了更好的让大家理解这份命令手册，将手册里面用到的几个术语先简单的介绍

　　一下：

　　1，virtual-service-address:是指虚拟服务器的ip 地址

　　2，real-service-address:是指真实服务器的ip 地址

　　3，scheduler：调度方法

　　命令选项解释：

　　有两种命令选项格式，长的和短的，具有相同的意思瞎盯。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 启动同步守颂蠢护进程。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

　　-u –udp-service service-address 说明虚拟服务器提供的是udp 的服务

　　-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 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 netmask persistent granularity mask

　　-r –real-server server-address 真实的服务器

　磨樱和　-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

转载自

mydream2023 的BLOG