一、负载均衡集群介绍
主流开源软件LVS、keepalived、haproxy、nginx等
其中LVS属于4层（网络OSI 7层模型），nginx属于7层，haproxy既可以认为是4层，也可以当做7层使用
keepalived的负载均衡功能其实就是lvs
lvs这种4层的负载均衡是可以分发除80外的其他端口通信的，比如MySQL的，而nginx仅仅支持http，https，mail，haproxy也支持MySQL这种
相比较来说，LVS这种4层的更稳定，能承受更多的请求，而nginx这种7层的更加灵活，能实现更多的个性化需求
二、LVS介绍
LVS是由国人章文嵩开发
流行度不亚于apache的httpd，基于TCP/IP做的路由和转发，稳定性和效率很高
LVS最新版本基于Linux内核2.6，有好多年不更新了
LVS有三种常见的模式：NAT、DR、IP Tunnel
LVS架构中有一个核心角色叫做分发器（Load balance），它用来分发用户的请求，还有诸多处理用户请求的服务器（Real Server，简称rs）
LVS NAT模式：适用于小规模10台机器左右
这种模式借助iptables的nat表来实现
用户的请求到分发器后，通过预设的iptables规则，把请求的数据包转发到后端的reel server上去
reel server需要设定网关为分发器的内网ip
用户请求的数据包和返回给用户的数据包全部经过分发器，所以分发器成为瓶颈
在nat模式中，只需要分发器有公网ip即可，所以比较节省公网ip资源
LVS NAT模式搭建准备：
三台机器
分发器，也叫调度器（简写为dir）
内网davery：1.101，外网：137.147（vmware仅主机模式）
rs1内网davery01: 1.106：，设置网关为1.101
rs2内网davery02：1.107，设置网关为1.101
三台机器上都执行执行
systemctl stop firewalld; systemc disable firewalld
systemctl start iptables-services;iptables -F; service iptables save
LVS NAT模式搭建：
小操作：克隆davery03后快捷改主机名字如下
hostnamectl set-hostname davery03
bash 随便运行一个小脚本主机名就会发生改变
实操：配置过程
第一台davery， 两个网卡，ens33和ens37；
ens37外网需要查看虚拟机vmware仅主机模式网络编辑器，ip为192.168.137.0，则上边的外网可设置为137.147
编辑并添加一个网卡ens37，编辑ip，更改为137.147，ens37这个网卡就不需要配置网关
这里的ens37网卡需要设置成仅主机模式
更改IP
[root@davery ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens37
ifup ens37
ifconfig查看网卡就可以看到ens37启动了
windows模式下使用cmd ping 192.168.137.147，能通说明可以通讯
三台机器都关闭 防火墙
systemctl stop firewalld
如果觉得安装速度比较慢就把epel关闭
mv epel.repo epel.repo.1 把epel移动并更改名字再次yum安装就会快，因为epel是国外资源，访问会有延迟
安装iptables-services
yum install iptables-services
开启iptables
[root@davery01 ~]# systemctl enable iptables
[root@davery01 ~]# systemctl start iptables
[root@davery01 ~]# iptables -F
[root@davery01 ~]#
[root@davery01 ~]# service iptables save 是为了调用一个新的空规则
关闭selinux
把davery01 和davery02两台机器都设置网关1.101，则两台机器都不能上网
查看网关
davery启动iptables报错
如上准备工作都做完了
在dir分发器也就是第一台机器davery上安装ipvsadm
yum install -y ipvsadm
在dir上编写脚本，vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh//内容如下
#! /bin/bash
# director 服务器上开启路由转发功能
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 实现路由转发
# 关闭icmp的重定向
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects
# 注意区分网卡名字，两个网卡分别为ens33和ens37
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens33/send_redirects
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/ens37/send_redirects
# director 设置nat防火墙
iptables -t nat -F
iptables -t nat -X
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.0/24 -j MASQUERADE #这个规则与路由器一致，实现同网段的内网可以上网
# director设置ipvsadm
IPVSADM='/usr/sbin/ipvsadm'
$IPVSADM -C #清空规则
$IPVSADM -A -t 192.168.137.147:80 -s lc -p 3 # -A增加规则 -t跟分发器外网ip，数据包到这里就会有lc算法，-p超时时间
$IPVSADM -a -t 192.168.137.147:80 -r 192.168.1.106:80 -m -w 1 # -r 为real server -m 为nat模式 -w权重
$IPVSADM -a -t 192.168.137.147:80 -r 192.168.1.107:80 -m -w 1
[root@davery ~]# vim /usr/local/sbin/lvs_nat.sh
执行脚本，提示内存不足，虚拟机增加内存就行
real server
两台real server 上都需要启动nginx:
需要区分是哪一台机器，编写一个脚本
[root@davery01 ~]# vi /usr/share/nginx/html/index.html
[root@davery01 ~]# curl localhost
davery01
[root@davery01 ~]# systemctl restart network
[root@davery02 ~]# vi /usr/share/nginx/html/index.html
[root@davery02 ~]#
[root@davery02 ~]# curl localhost
davery02
[root@davery02 ~]#
[root@davery02 ~]# systemctl restart network
测试：使用浏览器访问外网ip，就可以看到入下内容，
再次刷新
查看规则：
[root@davery ~]# iptables -t nat -nvL
[root@davery ~]# ipvsadm -ln 有2个规则说明分发已经成了
linux内部测试01 02交替说明实验成功了
LVS IP Tunnel模式：
这种模式，需要有一个公共的IP配置在分发器和所有reel server上，我们把它叫做vip
客户端请求的目标IP为vip，分发器接收到请求数据包后，会对数据包做一个加工，会把目标IP改为reel server的IP，这样数据包就到了reel server上
reel server接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，因为所有reel server上配置了这个vip，所以它会认为是它自己
LVS DR模式：
这种模式，也需要有一个公共的IP配置在分发器和所有rs上，也就是vip
和IP Tunnel不同的是，它会把数据包的MAC地址修改为rs的MAC地址
rs接收数据包后，会还原原始数据包，这样目标IP为vip，因为所有rs上配置了这个vip，所以它会认为是它自己
三、LVS调度算法
轮询 Round-Robin rr # 均衡的把用户请求分发到后端服务器
加权轮询 Weight Round-Robin wrr #若某一台机器配置好就可以多分一些
最小连接 Least-Connection lc #请求量少的，就会分发到闲置服务器
加权最小连接 Weight Least-Connection wlc #闲置服务器多分发一些用户请求
基于局部性的最小连接 Locality-Based Least Connections lblc
带复制的基于局部性最小连接 Locality-Based Least Connections with Replication lblcr
目标地址散列调度 Destination Hashing dh
源地址散列调度 Source Hashing sh