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LVS四层负载均衡规划及部署

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前言

LVS 是 Linux Virtual Server的简称，也就是 Linux 虚拟服务器，是一个由章文嵩博士发起的自由软件项目，它的官方站点是www.linuxvirtualserver.org。现在LVS已经是Linux标准内核的一部分，因此性能较高。通过LVS提供的负载均衡技术和Linux操作系统实现一个高性能、高可用的服务器群集，它具有良好可靠性、可扩展性和可操作性，从而以低廉的成本实现最优的服务性能。

一、环境规划

主机功能
192.168.139.151LVS-master + keepalived
192.168.139.152LVS-backup + keepalived
192.168.139.153Nginx代理服务器1
192.168.139.154Nginx代理服务器2
192.168.139.155Tomcat后端应用服务
192.168.139.156PHP后端应用服务

二、环境架构

在这里插入图片描述

三、环境部署

关闭防火墙及selinux。

3.1 部署LVS-keepalived服务

3.1.1 LVS-master端

（1）安装keepalived

yum -y install ipvsadm keepalived

（2）修改keepalived配置文件

[root@lvs-keep-master keepalived]# vim keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id master
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 80
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.139.160/32
    }
}

virtual_server 192.168.139.160 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    net_mask 255.255.255.0
    protocol TCP

    real_server 192.168.139.151 80 {
        weight 1
        inhibit_on_failure
        TCP_CHECK {
		connect_port 80
		connect_timeout 3
	}
}

    real_server 192.168.139.152 80 {
        weight 1
        inhibit_on_failure
        TCP_CHECK {
                connect_port 80
                connect_timeout 3
        }
}
}
3.1.2 LVS-backup端

（1）安装keepalived

yum -y install ipvsadm keepalived

（2）修改keepalived配置文件

[root@lvs-keep-backup keepalived]# vim keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id backup
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP 
    interface ens33
    nopreempt
    virtual_router_id 80
    priority 50
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.139.160/32
    }
}

virtual_server 192.168.139.160 80 {
    delay_loop 6
    lb_algo rr
    lb_kind DR
    net_mask 255.255.255.0
    protocol TCP

    real_server 192.168.139.151 80 {
        weight 1
        inhibit_on_failure
        TCP_CHECK {
		connect_port 80
		connect_timeout 3
	}
}

    real_server 192.168.139.152 80 {
        weight 1
        inhibit_on_failure
        TCP_CHECK {
                connect_port 80
                connect_timeout 3
        }
}
}
3.1.3 启动keepalived
[root@lvs-keep-master ~]# systemctl start keepalived
[root@lvs-keep-backup ~]# systemctl start keepalived

3.2 部署Nginx服务

3.2.1 两台机器部署nginx服务
[root@nginx-web1 ~]# cd /etc/yum.repos.d/
[root@nginx-web1 yum.repos.d]# vim nginx.repo
[nginx-stable]
name=nginx stable repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/$releasever/$basearch/
gpgcheck=0
enabled=1
[root@nginx-web1 yum.repos.d]# yum install yum-utils -y
[root@nginx-web1 yum.repos.d]# yum install nginx -y
3.2.2 两台机器lo均配置vip
【机器1】
[root@nginx-web1 ~]# ip addr add dev lo 192.168.139.160/32
[root@nginx-web1 ~]# echo "net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1" >> /etc/sysctl.conf
[root@nginx-web1 ~]# sysctl -p
【机器2】
[root@nginx-web2 ~]# ip addr add dev lo 192.168.139.160/32
[root@nginx-web2 ~]# echo "net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1" >> /etc/sysctl.conf
[root@nginx-web2 ~]# sysctl -p
3.2.3 两台机器均配置nginx反向代理
【机器1】
[root@nginx-web1 conf.d]# cp default.conf default.conf.bak
[root@nginx-web1 conf.d]# mv default.conf proxy.conf
[root@nginx-web1 conf.d]# vim proxy.conf
server {
    listen       80;
    server_name  localhost;

    charset koi8-r;
    access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;

    location / {
        proxy_pass http://192.168.139.155:8080;
        proxy_set_header Host $host:$server_port;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }

    location /index.php {
        proxy_pass http://192.168.139.156:80;
        proxy_set_header Host $host:$server_port;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }

}
【机器2】
[root@nginx-web2 conf.d]# cp default.conf default.conf.bak
[root@nginx-web2 conf.d]# mv default.conf proxy.conf
[root@nginx-web2 conf.d]# vim proxy.conf
server {
    listen       80;
    server_name  localhost;

    charset koi8-r;
    access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;

    location / {
        proxy_pass http://192.168.139.155:8080;
        proxy_set_header Host $host:$server_port;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }

    location /index.php {
        proxy_pass http://192.168.139.156:80;
        proxy_set_header Host $host:$server_port;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }

}

3.3 部署Tomcat后端应用服务

（1）安装JDK

  • 上传jdk到服务器中，安装jdk。

    [root@tomcat-server ~ ]# mkdir /application
[root@tomcat-server ~ ]# tar xzf jdk-8u60-linux-x64.tar.gz -C /application/
[root@tomcat-server ~ ]# mv /application/jdk1.8.0_60 /application/jdk

  • 设置环境变量

    [root@tomcat-server ~ ]# vim /etc/profile         
JAVA_HOME=/usr/local/java
PATH=$JAVA_HOME/bin:$JAVA_HOME/jre/bin:$PATH
CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib:$JAVA_HOME/jre/lib:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
export JAVA_HOME PATH CLASSPATH

  • 使环境变量生效

    [root@tomcat-server ~ ]# source /etc/profile

  • 测试jdk是否安装成功

    [root@tomcat-server ~ ]# java -version         
java version "1.8.0_60"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_60-b27)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.60-b23, mixed mode)

（2）安装 Tomcat

  • 将tomcat安装包上传到服务器中

    [root@tomcat-server ~ ]# tar xzf apache-tomcat-8.5.42.tar.gz -C /application/
[root@tomcat-server ~ ]# mv /application/apache-tomcat-8.5.42 /application/tomcat

  • 设置并使环境变量生效

    [root@tomcat-server ~ ]# echo 'export TOMCAT_HOME=/application/tomcat'>>/etc/profile
[root@tomcat-server ~ ]# source /etc/profile

  • 启动tomcat

    [root@tomcat-server ~ ]# /application/tomcat/bin/startup.sh

3.4 部署PHP后端应用服务

（1）yum 安装php7.1

[root@php-server ~ ]# rpm -Uvh https://mirror.webtatic.com/yum/el7/epel-release.rpm
[root@php-server ~ ]# rpm -Uvh https://mirror.webtatic.com/yum/el7/webtatic-release.rpm
[root@php-server ~ ]# yum install php71w-xsl php71w php71w-ldap php71w-cli php71w-common php71w-devel php71w-gd php71w-pdo php71w-mysql php71w-mbstring php71w-bcmath php71w-mcrypt -y
[root@php-server ~ ]# yum install -y php71w-fpm

（2）启动php

[root@php-server ~ ]# systemctl start php-fpm
[root@php-server ~ ]# systemctl enable php-fpm

（3）安装Nginx服务

[root@php-server ~ ]# cd /etc/yum.repos.d/
[root@php-server yum.repos.d]# vim nginx.repo
[nginx-stable]
name=nginx stable repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/$releasever/$basearch/
gpgcheck=0
enabled=1
[root@php-server yum.repos.d]# yum install yum-utils -y
[root@php-server yum.repos.d]# yum install nginx -y

（4）配置Nginx连接php

[root@php-server ~ ]# cd /etc/nginx/conf.d/
[root@php-server conf.d]# cp default.conf default.conf.bak
[root@php-server conf.d]# mv default.conf server.conf
[root@php-server conf.d]# vim server.conf
server {
    listen       80;
    server_name  localhost;

    charset koi8-r;
    access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;

    location ~ \.php$ {
        root           /usr/share/nginx/html;
        fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        fastcgi_index  index.php;
        fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;
        include        fastcgi_params;
    }

}

（5）创建index.php文件

[root@php-server conf.d]# cd /usr/share/nginx/html/
[root@php-server html]# vim index.php
<?php
phpinfo();
?>

（6）启动Nginx

[root@php-server conf.d]# systemctl start nginx
[root@php-server conf.d]# systemctl enable nginx

四、环境测试

客户端client通过vip进行访问（在实际生产中该VIP就是我们对外提供访问服务的实际公网IP，做解析之后，客户端就可以通过域名来访问了。这里仅做测试，通过的是IP来访问）。

4.1 访问Tomcat

在这里插入图片描述

4.2 访问PHP

在这里插入图片描述

总结

  • LVS有四种工作模式
    （1）NAT模式；
    （2）直接路由(Direct routing)模式；
    （3）IP隧道(Tunnel)模式；
    （4）FULL-NAT模式。
  • LVS支持10种调度算法
    • 静态算法
      （1）RR：轮叫调度（Round Robin）、轮询；
      （2）WRR：加权轮询（Weight RR）；
      （3） DH：目标地址散列调度（Destination Hash ）；
      （4） SH：源地址 hash（Source Hash）
    • 动态算法
      （5） LC：最少链接（Least Connections）；
      （6）WLC：加权最少连接（Weighted Least Connections），为默认采用；
      （7）SED：最短期望延迟调度（Shortest Expected Delay ）；
      （8）NQ：永不排队/最少队列调度（Never Queue Scheduling NQ）；
      （9） LBLC：基于局部性的最少链接（locality-Based Least Connections）；
      （10）LBLCR：带复制的基于局部性最少连接（Locality-Based Least Connections with Replication）。
  • LVS可实现四层负载均衡，可做负载均衡集群、结合keepalived实现高可用等。

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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