day55-负载均衡之lvs

负载均衡vs反向代理区别

功能（原理）

负载均衡 lvs 请求做转发
反向代理 Nginx Haproxy 代替（代理）用户去请求，得到相应再返回给用户

4层vs7层

层：OSI7层模型


7层	相关内容
应用层	协议：http https
表示层
会话层
传输层	tcp/udp 端口
网络层	IP地址
数据链路层	MAC地址
物理层	0010101

4层 LVS nginx（1.9） haproxy
7层 nginx haproxy

ARP协议

arp基础知识

DNS 域名---->ip地址域名解析服务/系统 Domain Name Service/System ARP ip--------->MAC地址地址解析协议 Address Resolution Protocol

arp解析过程

发出广播消息查询ip对应的mac地址

对应的机器会用单播的方式把自己的mac告诉对方
用户自己留1个arp缓存

[root@m01 ~]# arp -d 10.0.0.51
[root@m01 ~]# arp -n
Address                  HWtype  HWaddress           Flags Mask            Iface
172.16.1.51              ether   00:0c:29:c5:c1:17   C                     eth1
10.0.0.254               ether   00:50:56:ea:dd:9e   C                     eth0
10.0.0.1                 ether   00:50:56:c0:00:08   C                     eth0
[root@m01 ~]# ping 10.0.0.51
PING 10.0.0.51 (10.0.0.51) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.51: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.443 ms
64 bytes from 10.0.0.51: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.235 ms
^C
--- 10.0.0.51 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.235/0.339/0.443/0.104 ms
[root@m01 ~]# arp -n
Address                  HWtype  HWaddress           Flags Mask            Iface
172.16.1.51              ether   00:0c:29:c5:c1:17   C                     eth1
10.0.0.51                ether   00:0c:29:c5:c1:0d   C                     eth0
10.0.0.254               ether   00:50:56:ea:dd:9e   C                     eth0
10.0.0.1                 ether   00:50:56:c0:00:08   C                     eth0

image.png

抓包显示：arp解析过程

linux 下面抓包：wireshark抓包流程
安装：yum install -y wireshark

[root@m01 ~]# arp -d 10.0.0.51
[root@m01 ~]# tshark -i eth1 -f arp
Running as user "root" and group "root". This could be dangerous.
Capturing on 'eth1'1 0.000000000 Vmware_bd:29:63 -> Vmware_c5:c1:17 ARP 42 Who has 172.16.1.51?  Tell 172.16.1.612 0.000142710 Vmware_c5:c1:17 -> Vmware_bd:29:63 ARP 60 Who has 172.16.1.61?  Tell 172.16.1.513 0.000157753 Vmware_bd:29:63 -> Vmware_c5:c1:17 ARP 42 172.16.1.61 is at 00:0c:29:bd:29:634 0.000318272 Vmware_c5:c1:17 -> Vmware_bd:29:63 ARP 60 172.16.1.51 is at 00:0c:29:c5:c1:17

tshark (wireshark)
-i 指定网卡默认第1个网卡（非lo)
-f 指定过滤规则
-w 保存抓包的内容到文件中
抓包过滤语法 man wireshark-ﬁlter

问题： arp协议 3层？2层？
ip --- > mac arp三层协议工作在2层 3层ip----->2层mac地址

arp病毒 arp欺骗

原理

image.png

预防：
1.mac地址与ip地址绑定
2.使用企业安全软件

LVS相关名词

CIP Client IP
VIP Virtual -p
DIP Director 负载均衡IP
RS服务器 Real Server 真实服务器
RIP Real Server IP 地址

LVS 4个模式

LVS Linux Virtual Server 章文嵩
lvs 被写到Linux 内核中 ip_vs
通过：keepalived (配置文件) 或ipvsadm (命名) 进行控制
ipvsadm ipvs admin
国产开源软件有
Sersync
Jumpserver
MyCA

DR模式

1.原理

image.png

2.特点:

lvs dr模式中负责修改目标IP（VIP）mac地址改为后端RS服务器的mac
dr模式中 lvs主要处理用户的请求，响应通过后端rs服务器直接给用户
LVS 与后端RS服务器要在同一个局域网（网段）
DR模式中 RS服务器公网ip地址
需要注意RS节点的VIP的绑定(lo:vip/32)和ARP抑制问题。
由于DR模式的调度器仅进行了目的MAC地址的改写，因此，调度器LB无法改变请求报文的目的端口。LVS DR模式的办公室在二层数据链路层（MAC），NAT模式则工作在三层网络层（IP）和四层传输层（端口）

NAT 模式

1.原理

image.png

2.特点:

NAT Network Address Translation 网络地址转换
开启内核转发功能 net.ipv4.ip_forward = 1 #/etc/sysctl.conf
NAT模式中可以实现端口转发请求80 后端转发为 8080
lvs与后端RS服务器可以不在一个局域网
TUN隧道模式
FULL NAT模式
http://zh.linuxvirtualserver.org

ipvsadm
-C	清除所有规则
-A	nginx创建池塘
-t	tcp协议
-s	scheduler 轮询算法 rr(轮询) wrr(加权轮询)
-p	persistent 会话保持的时间 20秒默认是300s
-a	添加RS服务器（nginx server）
-r	指定rs服务器ip
-g	--gatewaing 使用DR模式 Directing Routing
-w	weight 权重
-n	不把ip解析为服务名
-l	查看规则

LVS-DR模式

1.环境准备

主机名	ipeth0
lb01	10.0.0.5
lb02	10.0.0.6
web01	10.0.0.7
web02	10.0.0.8

lb01 lb02
yum install -y ipvsadm ##这是管理lvs的，因为lvs在linux内核里
#关闭nginx负载均衡
#关闭keepalived

[root@lb01 ~]# yum install -y  ipvsadm
[root@lb01 ~]# systemctl stop nginx.service  keepalived.service
[root@lb01 ~]# systemctl disable nginx.service
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nginx.service.

web01 web02

curl  10.0.0.[7-8]/oldboy.html
web01
web02

DR部署

lvs

加载内核模块
modprobe ip_vs #直接运行ipvsadm -ln

[root@lb02 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
[root@lb02 ~]# lsmod |grep ip_vs
ip_vs                 145497  0
nf_conntrack          133095  1 ip_vs
libcrc32c              12644  3 xfs,ip_vs,nf_conntrack

[root@lb01 ~]# ping 10.0.0.3PING 10.0.0.3 (10.0.0.3) 56(84) bytes of data ##先确定ip没有被使用
[root@lb01 ~]# ip a add  10.0.0.3 dev eth0  label eth0:0
[root@lb01 ~]# ip a s eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000link/ether 00:0c:29:78:a3:c3 brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 10.0.0.5/24 brd 10.0.0.255 scope global eth0valid_lft forever preferred_lft foreverinet 10.0.0.3/24 scope global secondary eth0:0valid_lft forever preferred_lft foreverinet6 fe80::20c:29ff:fe78:a3c3/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever
[root@lb01 ~]# ipvsadm -A -t 10.0.0.3:80 -s wrr -p 20  ##创建一个池塘指定tcp协议 指定wrr加权轮询，会话保持时间20秒
[root@lb01 ~]# ipvsadm -a -t 10.0.0.3:80 -r 10.0.0.7:80 -g -w 1   ##往池塘里添加主机，使用DR模式  权重为1
[root@lb01 ~]# ipvsadm -a -t 10.0.0.3:80 -r 10.0.0.8:80 -g -w 1
[root@lb01 ~]# ipvsadm -ln   ##查看规则
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.0.0.3:80 wrr persistent 20-> 10.0.0.7:80                  Route   1      0          0         -> 10.0.0.8:80                  Route   1      0          0

lvs规则配置备份与恢复

[root@lb01 ~]# ipvsadm-save -n
-A -t 10.0.0.3:80 -s wrr -p 20
-a -t 10.0.0.3:80 -r 10.0.0.7:80 -g -w 1
-a -t 10.0.0.3:80 -r 10.0.0.8:80 -g -w 1
[root@lb01 ~]# ipvsadm-save -n >/root/ipvsamd.rules
[root@lb01 ~]# ipvsadm -C  ##清除规则
[root@lb01 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
[root@lb01 ~]# ipvsadm-restore </root/ipvsamd.rules
[root@lb01 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.0.0.3:80 wrr persistent 20-> 10.0.0.7:80                  Route   1      0          0         -> 10.0.0.8:80                  Route   1      0          0

RS服务器

配置虚拟VIP
抑制VIP

ip addr add 10.0.0.3/32 dev lo label lo:0cat >>/etc/sysctl.conf<<EOFnet.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2EOFsysctl -p

测试lvs负载均衡注意事项:

不要在 lvs本地进行测试
lvs使用在高并发访问量巨大时候不像nginx 访问量和用户量比较高 1：1

image.png

NAT模式部署

lb01配置成分发器：

1、打开路由转发功能

[root@lb01 ~]# vim /etc/sysctl.conf  改：net.ipv4.ip_forward = 0为：net.ipv4.ip_forward = 1

让配置生效：

[root@lb01 ~]# sysctl -p

ipvsadm配置规则

创建池塘：
[root@lb01 ~]# ipvsadm -A -t 10.0.0.3:80 -s rr-A  添加虚拟服务器
-t   表示TCP的服务  VIP：PORT
-s  指定调度算法  rr表示round-robin 轮循
[root@lb01 ~]# ipvsadm -a -t 10.0.0.3:80 -r 10.0.0.7:80 -m
[root@lb01 ~]# ipvsadm -a -t 10.0.0.3:80 -r 10.0.0.8:80 -m
选项：-a   表示添加real server的地址-r    指定real server的IP地址-m  表示masquerade 也就是NAT方式的LVS

查看：

Ipvsadm命令，用于配置及查看内核IPVS表和算法的工具，类似于iptables

[root@lb01 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.0.0.3:80 wrr-> 10.0.0.7:80                  Masq    1      0          0         -> 10.0.0.8:80                  Masq    1      0          0

配置真实服务器

RealServer：在xuegod62和xuegod64上面配置：

准备：

1、配置IP：REAL SERVER自己的网络相关信息配置成如下：

web01： eth0：10.0.0.7 网关： 10.0.0.5
web02： eth0：10.0.0.8 网关： 10.0.0.5

测试vip

[root@lb01 ~]# curl 10.0.0.3
web02
[root@lb01 ~]# curl 10.0.0.3
web01
[root@lb01 ~]# curl 10.0.0.3
web02
[root@lb01 ~]# curl 10.0.0.3
web01

扩展ipvsadm 更多参数说明

-L -n ==> 查看规则，显示内核虚拟服务器表

-L -n -c ==> 查看客户端连接分发器和real server 的情况

[root@lb01 ~]# ipvsadm -L -n -c
IPVS connection entries
pro expire state       source             virtual            destination
TCP 01:16  TIME_WAIT   10.0.0.3:55164     10.0.0.3:80        10.0.0.7:80
TCP 01:11  TIME_WAIT   10.0.0.3:55156     10.0.0.3:80        10.0.0.7:80
TCP 01:14  TIME_WAIT   10.0.0.3:55158     10.0.0.3:80        10.0.0.8:80
TCP 01:15  TIME_WAIT   10.0.0.3:55160     10.0.0.3:80        10.0.0.7:80
TCP 01:15  TIME_WAIT   10.0.0.3:55162     10.0.0.3:80        10.0.0.8:80

选项：

-L -n --stats ==> 查看分发情况

-L -n --rate ==> 查看速率

-Z --zero 虚拟服务表计数器清零（清空当前的连接数量等）

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功能（原理）

4层vs7层

ARP协议

arp基础知识

arp解析过程

arp病毒 arp欺骗

LVS相关名词

LVS 4个模式

DR模式

NAT 模式

LVS-DR模式

1.环境准备

DR部署

lvs规则配置备份与恢复

RS服务器

NAT模式部署

查看：

配置真实服务器

测试vip

扩展ipvsadm 更多参数说明

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