LVS 负载均衡
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一、集群技术概述
1. 集群类型
- 负载均衡集群（Load Balance, LB）：提升业务并发处理能力。
- 高可用集群（High Availability, HA）：避免单点故障，保障服务连续性。
2. 负载均衡技术
- 目的：提升系统并发处理能力。
- 扩展方式：
- Scale In（纵向扩展）：提升单机性能。
- Scale Out（横向扩展）：增加服务器数量。
- 实现方式：
- 软件：LVS、Nginx（upstream）、HAProxy
- 硬件：F5
3. 高可用技术
- 机制：主备角色通过心跳检测实现故障切换。
- 软件实现：Keepalived
heartbeat、pacemaker、ultramonkey
脑裂
- ----- 什么是脑裂（split-brain）
在"双机热备"高可用（HA）系统中，当联系两个节点的"心跳线"断开时(即两个节点断开联系时)，本来为一个整体、动作协调的HA系统，就分裂成为两个独立的节点(即两个独立的个体)。由于相互失去了联系，都以为是对方出了故障，两个节点上的HA软件像"裂脑人"一样，"本能"地争抢"共享资源"、争起"应用服务"。就会发生严重后果：1）或者共享资源被瓜分、两边"服务"都起不来了；2）或者两边"服务"都起来了，但同时读写"共享存储"，导致数据损坏（常见如数据库轮询着的联机日志出错）。
两个节点相互争抢共享资源，结果会导致系统混乱，数据损坏。对于无状态服务的HA，无所谓脑裂不脑裂，但对有状态服务(比如MySQL)的HA，必须要严格防止脑裂
[但有些生产环境下的系统按照无状态服务HA的那一套去配置有状态服务，结果就可想而知]。
- ----- 集群脑裂产生的原因
一般来说，裂脑的发生，有以下几种原因：
1. 高可用服务器各节点之间心跳线链路发生故障，导致无法正常通信。
2. 因心跳线坏了（包括断了，老化）。
3. 因网卡及相关驱动坏了，ip配置及冲突问题（网卡直连）。
4. 因心跳线间连接的设备故障（网卡及交换机）。
5. 因仲裁的机器出问题（采用仲裁的方案）。
6. 高可用服务器上开启了iptables防火墙阻挡了心跳消息传输。
7. 高可用服务器上心跳网卡地址等信息配置不正确，导致发送心跳失败。
8. 其他服务配置不当等原因，如心跳方式不同，心跳广插冲突、软件Bug等。
二、LVS（Linux Virtual Server）介绍
1. 基本概念
- 由章文嵩博士开发，集成在 Linux 内核中的负载均衡模块。
2. 负载均衡算法
算法 | 说明 |
rr | 轮询（Round Robin） |
wrr | 加权轮询（Weighted RR） |
lc | 最少连接（Least Connections） |
wlc | 加权最少连接（默认） |
sh | 源 IP Hash，保持会话持久 |
轮询法
加权轮询法
源地址哈希法
最少连接数法
三、LVS 工作模式
1. NAT 模式
- 特点：请求和响应都经过调度器。
- 注意事项：
- VIP 和 DIP 需属于不同网段。
- 调度器需开启路由转发。
- Real Server 的网关需指向 DIP。
2. DR 模式（直接路由）
- 特点：请求经过调度器，响应由 Real Server 直接返回客户端。
- 注意事项：
- 所有 Real Server 需配置 VIP。
- 需设置
arp_ignore=1和arp_announce=2避免 ARP 冲突。
3. TUN 模式（隧道模式）
- 略
四、LVS 配置示例
NAT 模式配置步骤：
- Real Server 网关指向 DIP
- 安装 ipvsadm
- 开启路由转发
- 创建虚拟服务
- 添加 Real Server
- 查看状态
DR 模式配置步骤：
- Real Server 配置 VIP（32位掩码）
- 设置 ARP 参数
- 调度器配置 VIP
- 创建虚拟服务并添加 Real Server
五、持久性连接（Session Persistence）
- 作用：一段时间内将同一客户端请求转发到同一台 Real Server。
- 配置示例：
六、注意事项
- DR 模式中 VIP 配置：
- VIP 应配置在
lo接口，掩码为/32，避免 IP 冲突。
- ARP 参数说明：
arp_ignore=1：仅响应目标IP为本机接口的ARP请求。arp_announce=2：总是使用最佳本地IP进行ARP响应。
七、总结
- LVS 是内核级负载均衡解决方案，支持 NAT/DR/TUN 三种模式。
- DR 模式性能最优，但需注意 ARP 配置。
- 持久连接可用于会话保持。
- 高可用需配合 Keepalived 等工具实现。
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