LVS（Linux Virtual Server）即Linux虚拟服务器，是由章文嵩博士主导的开源负载均衡项目，目前LVS已经被集成到Linux内核模块中。该项目在Linux内核中实现了基于IP的数据请求负载均衡调度方案，其体系结构如图1所示，终端互联网用户从外部访问公司的外部负载均衡服务器，终端用户的Web请求会发送给LVS调度器，调度器根据自己预设的算法决定将该请求发送给后端的某台Web服务器，比如，轮询算法可以将外部的请求平均分发给后端的所有服务器，终端用户访问LVS调度器虽然会被转发到后端真实的服务器，但如果真实服务器连接的是相同的存储，提供的服务也是相同的服务，最终用户不管是访问哪台真实服务器，得到的服务内容都是一样的，整个集群对用户而言都是透明的。最后根据LVS工作模式的不同，真实服务器会选择不同的方式将用户需要的数据发送到终端用户，LVS工作模式分为NAT模式、TUN模式、以及DR模式。

了解负载均衡群集的原理

群集的含义

**Cluster,集群，群集**
 由多台主机构成，但对外只表现为一个整体
在互联网应用中，随着站点对硬件性能，响应速度，服务稳定性，数据可靠性等要求越来越高，单台服务器力不从心
** 解决方法**
 使用价格昂贵的小型机，大型机
 使用普通服务器构建服务群集

群集的分类

根据群集所针对的目标差异，可分为三种类型
 负载均衡群集
高性能运算群集
**负载均衡群集（Load,Balance Cluster）**
以提高应用系统的响应能力，尽可能处理更多的访问请求，减少延迟为目标，获得高并发，高负载LB的整体性能
LB的负载分配依赖主节点的分流算法
 **高可用群集**
以提高应用系统的可靠性，尽可能地减少中断时间为目标，确保服务的连续性达到高可用
HA的容错效果
HA的工作方式包括双工和主从模式
**高性能运算群集**
以提高应用系统的CPU运算速度，扩展硬件资源和分析能力为目标，获得相当于大型，超级计算机的高性能运算HPC能力
高性能运算群集的高性能依赖于分布式运算，并行计算，通过专用硬件和软件将多个服务器的CPU，内存等资源整合在一起，实现只有，大型，超级计算机才具备的计算能力

负载均衡群集工作模式分析和工作模式

负载均衡群集是目前企业用的最多的群集类型
群集的负载调度技术有三种工作模式
 **地址转换**
 **IP隧道**
 **直接路由**

NAT模式 (Network Address Translation)

**简称NAT模式**，类似于防火墙的私有网络结构，负载调度器作为所有服务器节点的网关，即作为客户机的访问入口，也是各节点回应客户机的访问出口
服务器节点使用私有IP地址，与负载调度器位于铜一个物理网络，安全性要优于其他两种方式

TUN模式（IP Tunnel）

**简称TUM模式**，采用开放式的网络结构，负载调度器仅作为客户机的访问入口，各节点通过各自的网络连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器
服务器节点分散在互联网中的不同位置，具有独立的公网IP地址，通过专用IP隧道与负载调度器相互通信。所有环境都是公网环境

DR模式 (Direct Routing)

直接路由

**简称DR模式**，采用半开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，但各节点并不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络
负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道
在局域网中

LVS的负载调度算法

**轮询 （Round Robin）**
将收到的访问请求安装顺序轮流分配给群集中的个节点（真实服务器），均等地对待每一台服务器，而不管服务器实际的连接数和系统负载
**加权轮询 （Weighted Round Robin**）
根据真实服务器的处理能力轮流分配收到的访问请求，调度器可以自动查询各节点的负载情况，并动态调整其权重
保证处理能力强的服务器承担更多的访问流量
**最少连接 （Least Connections）**
根据真实服务器已建立的连接输进行分配，将收到的访问请求优先分配给连接数最少的节点
**加权最少连接 （Weighted Least Connections）**
在服务器节点的性能差异较大情况下，可以为真实服务器自动调整
权重
权重较高的节点将承担更大比例活动连接负载

下面我们来做实验

实验结构：

我们需要五台虚拟机
作为负载均衡调度器   外网地址：12.0.0.1 内网：192.168.200.1
网站服务器apache   节点：192.168.200.110 
网站服务器                 节点： 192.168.200.120
nfs共享存储               节点：192.168.200.130
客户端                     12.0.0.12

先到6安装ngs和远程调用包

[ ~]# yum install nfs-utils rpcbind -y

4，5安装web服务

[ ~]# yum install httpd -y

1安装LVS负载均衡调度器

[ ~]# yum install ipvsadm -y

配置6nfs服务器

仅主机模式我们服务器都要在一个局域网

配置固定IP

[ ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 #配置ens33网卡
BOOTPROTO=static #静态
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33
UUID=66a1e3d6-5c57-42ab-9996-b942b049ef85
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.200.130 #IP地址
NETMASK=255.255.255.0 #子网掩码
GATEWAY=192.168.200.1 #网关

开启服务

[ ~]# systemctl stop firewalld.service 
s[ ~]# setenforce 0
[ ~]# systemctl start nfs.service
[ ~]# systemctl status nfs.service
● nfs-server.service - NFS server and services
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/nfs-server.service; disabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (exited) since 二 2019-11-26 1
[ ~]# systemctl start rpcbind.service
[ ~]# systemctl status rpcbind.service
● rpcbind.service - RPC bind service
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/rpcbind.service

配置共享目录,给777权限

[ ~]# vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync) #只读，同步 所有服务器都可以去访问
/opt/accp 192.168.200.0/24(rw,sync) #共享给200段可以访问，可读，可写，同步
/opt/benet 192.168.200.0/24(rw,sync)

[ ~]# cd /opt/
[ opt]# mkdir benet accp
[ opt]# chmod 777 accp/ benet/ #给可读可写可执行
[ opt]# ls -l
总用量 0
drwxrwxrwx. 2 root root 6 11月 26 17:13 accp
drwxrwxrwx. 2 root root 6 11月 26 17:13 benet
drwxr-xr-x. 2 root root 6 3月  26 2015 rh

发布共享

[ opt]# exportfs -rv
exporting 192.168.200.0/24:/opt/benet
exporting 192.168.200.0/24:/opt/accp
exporting *:/usr/share

4，web服务器仅主机模式，配置固定IP

[ ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

BOOTPROTO=static
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33
UUID=c3f0a196-6819-4702-9b54-7cad18402591
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.200.110
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.200.1

开启服务，去测试能不能与6nfs服务器联通

[ ~]# systemctl restart network

[ ~]# systemctl stop firewalld.service 
[ ~]# setenforce 0

[ ~]# systemctl start httpd.service
[ ~]# netstat -ntap | grep 80
tcp6       0      0 :::80                   :::*                    LISTEN      100863/httpd    
[ ~]# ping 192.168.200.130
PING 192.168.200.130 (192.168.200.130) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.724 ms
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.356 ms

挂载，写一个文件在web4,测试6nfs服务器有没有存储这个文件

[ ~]# showmount -e 192.168.200.130 #测试6服务器的共享目录
Export list for 192.168.200.130:
/usr/share *
/opt/benet 192.168.200.0/24
/opt/accp  192.168.200.0/24

[ ~]# mount.nfs 192.168.200.130:/opt/accp /var/www/html/ #挂载
[ ~]# df -h
问件系统                   容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root     20G  3.4G   17G   17% /
devtmpfs                   897M     0  897M    0% /dev
tmpfs                      912M     0  912M    0% /dev/shm
tmpfs                      912M  9.6M  903M    2% /run
tmpfs                      912M     0  912M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1                  6.0G  179M  5.9G    3% /boot
/dev/mapper/centos-home     10G   37M   10G    1% /home
tmpfs                      183M   40K  183M    1% /run/user/0
tmpfs                      183M  4.0K  183M    1% /run/user/42
192.168.200.130:/opt/accp   20G  3.8G   17G   19% /var/www/html

[ ~]# cd /var/www/html/
[ html]# echo "THII IS ACCP WEB" > index.html

#6服务器去测试
[ opt]# cd accp/
[ accp]# ls
index.html

5web服务器也是同样的操作，仅主机模式，绑定固定IP

[ ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

BOOTPROTO=static
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33
UUID=a6cf69fe-eb42-4a99-9239-0da4cdeae0c7
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.200.120
NATMASK=255.255.255.0
GATEWAT=192.168.200.1

[ ~]# systemctl restart network
[ ~]# systemctl stop firewalld.service 
[ ~]# setenforce 0

挂载，写一个文件在web4,测试6nfs服务器有没有存储这个文件

[ ~]# mount.nfs 192.168.200.130:/opt/benet /var/www/html/
[ ~]# df -h
问件系统                    容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root      20G  4.3G   16G   22% /
devtmpfs                    897M     0  897M    0% /dev
tmpfs                       912M     0  912M    0% /dev/shm
tmpfs                       912M  9.5M  903M    2% /run
tmpfs                       912M     0  912M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/sda1                   6.0G  179M  5.9G    3% /boot
/dev/mapper/centos-home      10G   36M   10G    1% /home
tmpfs                       183M   44K  183M    1% /run/user/0
192.168.200.130:/opt/benet   20G  3.8G   17G   19% /var/www/html

[ ~]# cd /var/www/html/
[ html]# echo "this is benet web" > index.html
[ html]# systemctl start httpd.service
#6去测试
[ accp]# cd ../
[ opt]# cd benet/
[ benet]# ls
index.html

1负载均衡调度器仅主机模式，绑定两块网卡，配置网卡

TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens36
DEVICE=ens36
ONBOOT=yes
IPADDR=12.0.0.1
NETMASK=255.255.255.0

BOOTPROTO=static
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33
UUID=849aa04e-1874-490f-8cb0-b2fde4b9a6f8
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.200.1
NETMASK=255.255.255.0

[ ~]# systemctl restart network #重启网络服务

开启路由转发，NAT转换

vim /etc/sysctl.conf #修改配置文件
net.ipv4.ip_forward=1 #加一条

[ ~]# sysctl -p #生效路由转发
net.ipv4.ip_forward = 1

[ ~]# iptables -t nat -F #清除NAT表
[ ~]# iptables -F #清除转发表

[ ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -o ens36 -s 192.168.200.0/24 -j SNAT --to-source 12.0.0.1
#在nat表中-A在POSTROUTING列中-o指定出口-s指定源地址 -j做nat 转换成12.0.0.1

去7客户端绑定IP

去4web服务器去测试能不能与客户端联通

[ html]# ping 12.0.0.12
PING 12.0.0.12 (12.0.0.12) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 12.0.0.12: icmp_seq=1 ttl=127 time=0.815 ms
64 bytes from 12.0.0.12: icmp_seq=2 ttl=127 time=0.752 ms
64 bytes from 12.0.0.12: icmp_seq=3 ttl=127 time=0.727 ms
64 bytes from 12.0.0.12: icmp_seq=4 ttl=127 time=0.712 ms

加载LVS内核模块

[ ~]# modprobe ip_vs
[ ~]# cat /proc/net/ip_vs #查看LVS内核版本
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

开启LVS内核

先保存

[ ~]# ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
[ ~]# systemctl start ipvsadm.service
[ ~]# systemctl status ipvsadm.service
● ipvsadm.service - Initialise the Linux Virtual Server
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/ipvsadm.service; disabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (exited) since 二 2019-11-26 17:59:41 CST; 9s ago

写LVS虚拟服务器脚本，启动脚本

[ ~]# cd /opt/
[ opt]# vim nat.sh

#!/bin/bash
ipvsadm -C #清除缓存
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr #添加虚拟服务器，-A -t指定端口 -s指定算法轮询
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.200.110:80 -m #-a -t指定端口 -r指定真实节点服务器 -m指定NAT
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.200.120:80 -m
ipvsadm
[ opt]# source nat.sh #启动脚本
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  localhost.localdomain:http rr
  -> 192.168.200.110:http         Masq    1      0          0         
  -> 192.168.200.120:http         Masq    1      0          0

NAT地址转换

[ opt]# iptables -F #清除转发表
[ opt]# iptables -t nat -F #清除转发表
[ opt]# iptables -t nat -A POSTROUTING -o ens36 -s 192.168.200.0/24 -j SNAT --to-source 12.0.0.1
#在nat表中-A在POSTROUTING列中-o指定出口-s指定源地址 -j做nat 转换成12.0.0.1

再去客户端测试一下能不能通过外网地址访问到web服务器的内容