负载均衡之四层负载均衡LVS
LVS简介
Linux Virtual Server（LVS）是一种高性能、高可用性的四层负载均衡解决方案，它通过将多个服务器组成一个虚拟服务器集群，实现网络服务请求的高效分发，LVS的核心思想是利用IP负载均衡技术和内容请求分发机制，将客户端的请求均衡地分配给服务器集群中的各个节点，从而提高服务器的利用率，降低单点故障的风险，并提供高可用性和可伸缩性的服务。
负载均衡的工作模式
地址转换NAT（Network Address Translation）
在NAT模式下，调度器重写请求报文的目标地址，根据预设的调度算法，将请求分派给后端的真实服务器；真实服务器的响应报文通过调度器时，报文的源地址被重写，再返回给客户，完成整个负载调度过程，这种模式的优点是可以在各种环境下实现负载均衡，只需要一个公网IP即可，但性能相对较低，因为需要对数据包进行封装和还原。
IP隧道TUN（IP Tunneling）
IP隧道模式利用IP隧道技术将客户端的请求和后端服务器的响应在隧道中传输，调度器将连接分发到不同的后端服务器，然后由后端服务器直接响应给客户端，这种模式提高了调度器的调度效率，并且后端服务器可以在局域网或广域网中部署，不受地理位置限制，但要求后端服务器支持IP隧道协议。
直接路由DR（Direct Routing）
直接路由模式与IP隧道模式类似，它将请求和响应直接在物理层传输，不需要IP封装和解封装的过程，直接路由模式的性能最高，但是要求调度器和后端服务器必须在同一个物理网段内，中间不能有过多的路由器。
LVS常用的负载调度算法
LVS支持多种负载调度算法，以实现不同的负载均衡策略：
轮询（Round Robin）：按照顺序将请求依次分配给每个服务器节点，从第一个节点开始，直到最后一个节点结束，然后重新开始循环。
加权轮询（Weighted Round Robin）：根据服务器的性能差异分配不同的权重值，权重值越高的服务器被分配的请求数越多。
最少连接（Least Connections）：将请求分配给当前连接数最少的服务器节点。
加权最少连接（Weighted Least Connections）：结合权重轮询和最少连接的思想，根据服务器的性能差异分配不同的权重值，同时考虑当前服务器的连接数。
基于局部性的最少连接（Locality-Based Least Connections）：根据请求的来源IP地址和服务器的地理位置等信息进行负载均衡决策。
带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication）：在LBLC的基础上增加了服务器节点的复制功能，以提高服务的可用性和可伸缩性。
目标地址散列（Destination Hashing）：根据请求的目标IP地址进行哈希运算，将请求分配给对应的服务器节点。
源地址散列（Source Hashing）：根据请求的源IP地址进行哈希运算，将请求分配给对应的服务器节点。
动态哈希（Dynamic Hashing）：根据服务器的负载情况动态调整哈希表项的分布，以提高负载均衡的效果。
基于文本的哈希（Text-Based Hashing）：根据请求的文本内容进行哈希运算，将请求分配给对应的服务器节点。
LVS管理工具ipvsadm
ipvsadm是在负载调度器上使用的LVS集群管理工具，通过调用ip_vs模块添加、删除、查看负载均衡集群运行状态，以下是一些常用的ipvsadm命令示例：
创建虚拟服务器：若集群的VIP地址为192.168.1.100，针对TCP 80端口提供负载分流服务，使用的调度算法为轮询，则对应的ipvsadm命令操作如下：
# ipvsadm -A -t 192.168.1.100:80 -s rr
添加节点服务器：为虚拟服务器192.168.1.100添加四个节点服务器，命令如下：
# ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.20:80 -m -w 1 # ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.30:80 -m -w 1 # ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.40:80 -m -w 1 # ipvsadm -a -t 192.168.1.100:80 -r 192.168.1.50:80 -m -w 1
查看LVS集群状态：使用以下命令可以查看LVS集群的状态：
# ipvsadm -ln
LVS负载均衡集群实战
地址转换模式(LVS-NAT)
案例描述
某公司使用LVS-NAT模式搭建了一个Web服务器集群，以提高网站的访问速度和可靠性，该公司有一个公网IP地址，希望通过LVS实现多台Web服务器的负载均衡。
案例实施
1、配置调度器：在调度器上安装并配置ipvsadm工具，创建虚拟服务器，并添加节点服务器。
2、配置Web服务器：在每台Web服务器上配置相同的Web服务，并确保它们能够正常处理HTTP请求。
3、测试验证：通过浏览器访问LVS的VIP地址，验证请求是否能够被正确地分发到各个Web服务器上。
验证测试
使用浏览器访问LVS的VIP地址，观察页面加载情况，如果页面能够正常加载，且在不同的刷新次数下，页面内容保持一致，说明LVS-NAT模式已经成功实现了负载均衡。
直接路由模式(LVS-DR)
案例描述
某互联网公司使用LVS-DR模式搭建了一个数据库查询集群，以提高数据库的查询性能和可用性，该公司有多台数据库服务器，希望通过LVS实现数据库查询请求的负载均衡。
案例实施
1、配置调度器：在调度器上安装并配置ipvsadm工具，创建虚拟服务器，并添加节点服务器，注意，在DR模式下，调度器和后端服务器必须在同一个物理网段内。
2、配置数据库服务器：在每台数据库服务器上配置相同的数据库服务，并确保它们能够正常处理数据库查询请求。
3、测试验证：通过数据库客户端工具连接到LVS的VIP地址，执行数据库查询操作，验证请求是否能够被正确地分发到各个数据库服务器上。
验证测试
使用数据库客户端工具连接到LVS的VIP地址，执行数据库查询操作，如果查询结果正确且响应时间较短，说明LVS-DR模式已经成功实现了数据库查询请求的负载均衡。
相关问答FAQs
Q1: LVS支持哪些负载均衡调度算法？
A1: LVS支持多种负载均衡调度算法，包括轮询（Round Robin）、加权轮询（Weighted Round Robin）、最少连接（Least Connections）、加权最少连接（Weighted Least Connections）、基于局部性的最少连接（Locality-Based Least Connections）、带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication）、目标地址散列（Destination Hashing）、源地址散列（Source Hashing）、动态哈希（Dynamic Hashing）和基于文本的哈希（Text-Based Hashing）等。
Q2: LVS的三种工作模式是什么？
A2: LVS的三种工作模式是地址转换NAT（Network Address Translation）、IP隧道TUN（IP Tunneling）和直接路由DR（Direct Routing）。
到此，以上就是小编对于“负载均衡之四层负载均衡lvs”的问题就介绍到这了，希望介绍的几点解答对大家有用，有任何问题和不懂的，欢迎各位朋友在评论区讨论，给我留言。
【版权声明】：本站所有内容均来自网络，若无意侵犯到您的权利，请及时与我们联系将尽快删除相关内容!
发表回复