Linux基礎(chǔ)與服務(wù)管理課件 第27講 LVS簡(jiǎn)介和管理工具

第27課：LinuxVirtualServer簡(jiǎn)介與管理工具任務(wù)：了解LVS的工作原理、負(fù)載均衡技術(shù)及調(diào)度算法。CONTENT目錄LVS簡(jiǎn)介與特點(diǎn)LVS的組成與結(jié)構(gòu)010203IPVS調(diào)度器的調(diào)度算法教學(xué)內(nèi)容LVS實(shí)現(xiàn)IP負(fù)載均衡技術(shù)主要方法04LVS管理工具0505總結(jié)與拓展0506教學(xué)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)（1）線上線下結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力（2）培養(yǎng)學(xué)生精益求精的鉆研精神>能力目標(biāo)（1）掌握實(shí)現(xiàn)IP負(fù)載均衡技術(shù)的主要方法（2）掌握ipvs調(diào)度器的調(diào)度算法（1）能夠利用講授的課程學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)本課程（2）能夠掌握LVS的特點(diǎn)（3）能夠掌握LVS的組成與結(jié)構(gòu)教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)（1）掌握LVS的組成與結(jié)構(gòu)>教學(xué)難點(diǎn)（1）調(diào)度算法較為復(fù)雜，需仔細(xì)理解LVS簡(jiǎn)介與特點(diǎn)01一、LVS簡(jiǎn)介：>Linux虛擬服務(wù)器(LinuxVirtualServer,LVS)是一個(gè)虛擬的服務(wù)器集群系統(tǒng)。LVS是一種基于TCP/IP.的負(fù)載均衡技術(shù),采用了IP負(fù)載均衡技術(shù)和基于內(nèi)容請(qǐng)求分發(fā)技術(shù)，工作于OSI七層參考模型的第四層(傳輸層),是一個(gè)虛擬的四層交換集群系統(tǒng)。

其根據(jù)目標(biāo)地址和目標(biāo)端口實(shí)現(xiàn)用戶請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā),轉(zhuǎn)發(fā)效率極高，具有處理百萬(wàn)級(jí)并發(fā)連接請(qǐng)求的能力。LVS的特點(diǎn)：>

擁有實(shí)現(xiàn)了三種IP負(fù)載均衡技術(shù)和十種連接調(diào)度算法的IPVS軟件。在IPVS的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)上，采用了高效的哈希函數(shù)和垃圾回收機(jī)制，能正確處理與所調(diào)度報(bào)文相關(guān)的ICMP消息。

對(duì)虛擬服務(wù)數(shù)量無(wú)限制且支持持久的虛擬服務(wù)(如HTTPCookie、HTTPS),并提供較為詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)

應(yīng)用范圍較廣。后端真實(shí)服務(wù)器可運(yùn)行任何支持TCP/IP的操作系統(tǒng)，負(fù)載調(diào)度器能支持絕大多數(shù)的TCP和UDP協(xié)議、無(wú)需客戶端和服務(wù)器做任何修改。LVS的特點(diǎn)：>

具有良好的伸縮性，可支持百萬(wàn)級(jí)的并發(fā)連接。若使用百兆網(wǎng)卡,可采用VSTUN或VSIDK,集群系統(tǒng)的吞吐量可高達(dá)1Gbits;若使用千兆網(wǎng)卡，集群系統(tǒng)的最大大吞吐量可接模式，近10bito穩(wěn)定。

可靠、穩(wěn)定、抗負(fù)載能力強(qiáng)。LVS僅分發(fā)請(qǐng)求，自身不會(huì)產(chǎn)生流量且流量不會(huì)從它出去，對(duì)內(nèi)存和cpu資源的消耗比較低;LVS具備完整的雙機(jī)熱備方案及防衛(wèi)策略，保證其能穩(wěn)定工作。

配置簡(jiǎn)單易懂，大大減少人為出錯(cuò)的概率。

不支持正則表達(dá)式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜分離LVS的組成與結(jié)構(gòu)02LVS主要由兩部分組成：IPVS，為L(zhǎng)VS提供服務(wù)的內(nèi)核模塊，工作于內(nèi)核空間，主要用于生效用戶定義的策略。ipvsadm;用于管理集群服務(wù)的命令行工具，工作于用戶空間，主要用于用戶定義和管理集群服務(wù)等。LVS集群采用三層結(jié)構(gòu)：

負(fù)載調(diào)度器，是整個(gè)集群對(duì)外的前端機(jī),也是整個(gè)集群的唯一一入口，負(fù)責(zé)將客戶端的請(qǐng)求分發(fā)到后端的一組真實(shí)服務(wù)器上執(zhí)行，而客戶端則認(rèn)為服務(wù)是來(lái)自一-個(gè)IP地址(虛擬|P地址)。

服務(wù)器池，-組真正執(zhí)行客戶端請(qǐng)求的服務(wù)器(真實(shí)服務(wù)器),執(zhí)行的服務(wù)有Web、MAIL、FTP和DNS等。

共享存儲(chǔ)，為服務(wù)器池提供一個(gè)共享的存儲(chǔ)區(qū)，使服務(wù)器池能較容易地?fù)碛邢嗤膬?nèi)容，便于提供相同的服務(wù)。LVS實(shí)現(xiàn)IP負(fù)載均衡技術(shù)主要方法03通過(guò)NAT實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)器(VSINAT)>

在客戶端發(fā)起請(qǐng)求時(shí)，調(diào)度器根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的調(diào)度算法從一組真實(shí)服務(wù)器中選出一臺(tái)服務(wù)器;

調(diào)度器將請(qǐng)求報(bào)文中的目標(biāo)地址及端口重寫為選定的服務(wù)器地址和端口，并將請(qǐng)求分發(fā)給選定的服務(wù)器;

調(diào)度器在連接哈希表中記錄這個(gè)連接，方便下一個(gè)報(bào)文處理;

真實(shí)服務(wù)器的響應(yīng)報(bào)文通過(guò)調(diào)度器時(shí)，調(diào)度器將報(bào)文的源地址和端口修改為虛擬IP地址和相應(yīng)的端口，再發(fā)回給客戶端。通過(guò)IP隧道實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)器(Vs/TUN)客戶端發(fā)起請(qǐng)求時(shí)，調(diào)度器從一組真實(shí)服務(wù)器中動(dòng)態(tài)地選擇一臺(tái)服務(wù)器;調(diào)度器在原報(bào)文基礎(chǔ).上再封裝一層，然后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到選定的服務(wù)器;真實(shí)服務(wù)器的響應(yīng)報(bào)文直接返回給客戶端。通過(guò)直接路由實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)器(VS/DR)客戶端發(fā)起請(qǐng)求時(shí)，調(diào)度器從一組真實(shí)服務(wù)器中動(dòng)態(tài)地選擇一臺(tái)服務(wù)器（調(diào)度器與真實(shí)服務(wù)器必需在同一個(gè)內(nèi)網(wǎng)）；調(diào)度器不修改也不封裝報(bào)文，而是直接將數(shù)據(jù)幀的MAC地址改為選出的真實(shí)服務(wù)器的MAC地址，再將修改后的數(shù)據(jù)幀分發(fā)給選定的服務(wù)器；真實(shí)服務(wù)器的響應(yīng)報(bào)文直接返回給客戶端。IPVS調(diào)度器的調(diào)度算法04IPVS調(diào)度器的調(diào)度算法分為靜態(tài)方法和動(dòng)態(tài)方法

靜態(tài)方法:僅依據(jù)算法本身進(jìn)行調(diào)度，不考慮后端真實(shí)服務(wù)器的負(fù)載情況。

①RR②WRR③SH④DH動(dòng)態(tài)方法:依據(jù)算法及后端各個(gè)真實(shí)服務(wù)器的負(fù)載情況進(jìn)行調(diào)度。

①LC②WLC③LBLC④LBLCR⑤SED⑥NQ靜態(tài)方法1）RR（RoundRobin）：輪詢。將請(qǐng)求輪流分配給后端真實(shí)服務(wù)器，計(jì)數(shù)器從1開始，直到N（真實(shí)服務(wù)器的個(gè)數(shù)），然后再重新開始循環(huán)。2）WRR（WeightedRoundRobin）：加權(quán)輪詢。根據(jù)每個(gè)真實(shí)服務(wù)器所分配到的的一個(gè)權(quán)重值（表示處理能力的整數(shù)值。數(shù)值越大，權(quán)重越高），為權(quán)重高的真實(shí)服務(wù)器分配更多的連接。3）SH（SourceHashing）：源地址散列。根據(jù)請(qǐng)求的源IP地址，將其作為散列鍵（HashKey）從靜態(tài)分配的散列表中找出對(duì)應(yīng)的服務(wù)器，若該服務(wù)器是可用的且未超載，則將請(qǐng)求發(fā)送到該服務(wù)器處理，否則返回空。4）DH（DestinationHashing）：目標(biāo)地址散列。根據(jù)請(qǐng)求的目標(biāo)IP地址，將其作為散列鍵（HashKey）從靜態(tài)分配的散列表找出對(duì)應(yīng)的服務(wù)器，動(dòng)態(tài)方法1）LC（Least-Connection）：最少連接。2）WLC（WeightedLeast-Connection）：加權(quán)最少連接。根據(jù)每個(gè)真實(shí)服務(wù)器所分配的一個(gè)權(quán)重值（表示處理能力的整數(shù)值。數(shù)值越大，權(quán)重越高），權(quán)重值較高的服務(wù)器在任何時(shí)候都會(huì)獲得更大比例的實(shí)時(shí)連接。3）LBLC（Locality-BasedLeast-Connection）：基于局部性的最少鏈接。針對(duì)目標(biāo)IP負(fù)載平衡，通常用于緩存集群。4）LBLCR（Locality-BasedLeast-ConnectionwithReplication）：帶復(fù)制的基于局部性最少鏈接。5）SED（ShortestExpectedDelay）：最少期望延遲。6）NQ（NeverQueue）：永不排隊(duì)。SED（ShortestExpectedDelay）的改進(jìn)，采用雙速模型。LVS管理工具05ipvsadm工具的安裝ipvsadm工具的安裝方式主要分為兩種：1.使用YUM源直接進(jìn)行安裝，過(guò)程如下所示。[root@lvs-manager~]#yum-yinstallipvsadm2.如果需要使用最新版本，也可以在官網(wǎng)： /下載最新的版本編譯安裝。Ipvsadm常用命令1)向管理表中新增虛擬服務(wù) --add-servicel-A2)從管理表中刪除一個(gè)已存在的虛擬服務(wù) --delete-service|-D3)清除管理表中所有已存在的服務(wù)，即清空管理表 -dearl-C4)將一個(gè)已導(dǎo)出規(guī)則文件重新導(dǎo)入到管理表中，即恢復(fù)規(guī)則 --restore/-RIpvsadm常用命令5)將管理表中的規(guī)則導(dǎo)出保存. --savel-S6)新增后端真實(shí)服務(wù)器

一add-serverl-a7)刪除后端真實(shí)服務(wù)器 --delete-server|-d8)列出管理表中所有已存在的服務(wù)及其后端真實(shí)服務(wù)器等信息 --istI-L/-IIpvsadm常用命令9)TCP服務(wù)地址，可包含服務(wù)的端口號(hào) --tcp-servicel-tservice-address10)后端真實(shí)服務(wù)器的IP地址，可包含服務(wù)的端口號(hào) --real-server|-rserver-address11)指定工作模式為直接路由模式，默認(rèn)配置 --gatewayingl-gIpvsadm常用命令12)指定調(diào)度算法。可以是:π、WT、IC、wIc、Iblc、Ibler、dh、sh、sednq --scheduler|-sscheduler13)指定后端真實(shí)服務(wù)器的權(quán)重值，值越大，權(quán)重越高 --weight|-Wweight14)轉(zhuǎn)換域名及服務(wù)名為對(duì)應(yīng)的IP地址及服務(wù)占用端口的數(shù)字形式 --numericl-n總結(jié)與拓展06小結(jié)：LVS:LinuxVirtualServerLVS是一種基于TCP