负载均衡集群企业级应用实战-LVS

 

实现基于LVS负载均衡集群的电商网站架构

　　背景：随着业务的发展，网站的访问量越来越大，网站访问量已经从原来的1000QPS，变为3000QPS，网站已经不堪重负，响应缓慢，面对此场景，单纯靠单台LNMP的架构已经无法承载更多的用户访问，此时需要用负载均衡技术，对网站容量进行扩充，来解决承载的问题。scale out? scale up?  

总项目流程图，详见 http://www.cnblogs.com/along21/p/8000812.html

LVS详解和相关代码段含义详见 http://www.cnblogs.com/along21/p/7784394.html

 

实现基于LVS负载均衡集群的电商网站架构

前景：随着业务的发展，网站的访问量越来越大，网站访问量已经从原来的1000QPS，变为3000QPS，网站已经不堪重负，响应缓慢，面对此场景，单纯靠单台LNMP的架构已经无法承载更多的用户访问，此时需要用负载均衡技术，对网站容量进行扩充，来解决承载的问题。scale out? scale up?

 

实验前准备：

1、ipvsadm

yum install ipvsadm -y #在LVS-server安装lvs管理软件

程序包：ipvsadm（LVS管理工具）

Unit File: ipvsadm.service

主程序：/usr/sbin/ipvsadm

规则保存工具：/usr/sbin/ipvsadm-save

规则重载工具：/usr/sbin/ipvsadm-restore

配置文件：/etc/sysconfig/ipvsadm-config

2、grep -i -C 10 "ipvs" /boot/config-VERSION-RELEASE.x86_64 查看内核是否支持IPVS

3、iptables -F && setenforing 清空防火墙策略，关闭selinux

 

实战一：LVS的NAT模式实现负载均衡

实战架构图：

1、环境准备：

机器名称	IP配置	服务角色	备注
lvs-server	VIP：172.17.1.6 DIP：192.168.30.106	负载均衡器	开启路由功能 （VIP桥接、DIP仅主机）
rs01	RIP：192.168.30.107	后端服务器	网关指向DIP（仅主机）
rs02	RIP：192.168.30.7	后端服务器	网关指向DIP（仅主机）

注意：确保rs 在一个网段，且只有一个网段

 

2、在directory 负载均衡器上

yum -y install ipvsadm

① 开启一个基于80端口的虚拟服务vip，调度方式为wrr

ipvsadm -A -t 172.17.1.6:80 -s wrr

② 配置web服务后端real server  为nat工作方式  权重为1

ipvsadm -a -t 172.17.1.6:80 -r 192.168.30.107:80 -m -w 1

ipvsadm -a -t 172.17.1.6:80 -r 192.168.30.7:80 -m -w 1

③ 修改内核配置，开启路由转发

vim /etc/sysctl.conf 该一行

net.ipv4.ip_forward = 1

 

sysctl -p 读一些，使其生效

 

3、在两台real server 上设置

① 开启实现准备好的web网页服务

systemctl start nginx

systemctl start php-mysql

systemctl start mariadb

 

② 把网关指向directory

route add default gw 192.168.30.106

 

4、自己的windows 做客户端，通过vip 172.17.1.6访问web服务，调度成功

 

 

实战二：LVS的DR 模式实现负载均衡

实战架构图：

1、环境准备

机器名称	IP配置	服务角色
lvs-server	VIP：172.17.100.100	负载均衡器
rs01	RIP：172.17.1.7	后端服务器
rs02	RIP：172.17.22.22	后端服务器

注意：lvs-server 和rs 要在一个网段，rs只有一个网段

 

2、在lvs-server 上设置

① 配置VIP到本地网卡别名，广播只自己响应

ifconfig eth0:0 172.17.100.100 broadcast 172.17.100.100 netmask 255.255.255.255 up

route add -host 172.17.100.100 dev eth0:0 给网卡别名指向网关

 

② ipvsadm 策略配置

开启一个基于80端口的虚拟服务，调度方式为wrr

ipvsadm -A -t 172.17.100.100:80 -s wrr

配置web服务后端real server  为DR工作方式  权重为1

ipvsadm -a -t 172.17.100.100:80 -r 172.17.22.22:80 -g -w 1

ipvsadm -a -t 172.17.100.100:80 -r 172.17.1.6:80 -g -w 1

 

3、real server 上配置

① 配置VIP到本地回环网卡lo上，并只广播自己

ifconfig lo:0 172.17.100.100 broadcast 172.17.100.100 netmask 255.255.255.255 up

配置本地回环网卡路由

route add -host 172.17.100.100 lo:0

 

② 使RS "闭嘴"

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

忽略ARP广播

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

注意：关闭arp应答

1：仅在请求的目标IP配置在本地主机的接收到请求报文的接口上时，才给予响应

2：必须避免将接口信息向非本网络进行通告

 

③ 想永久生效，可以写到配置文件中

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1

net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

 

sysctl -p 读一下，使其生效

 

4、开启实现准备好的web网页服务

systemctl start nginx

systemctl start php-mysql

systemctl start mariadb

 

5、效果验证

① 可分别在rs1和rs2建立2个不同内容，统一路径的test.html测试文件，测试负载均衡功能

在RS01 上vim ../test.html

real server 1

在RS02 上vim ../test.html

real server 2

② 打开http://172.17.1.6/ ，并在director上用ipvsadm -L -n观察访问连接

③ 用另外一台测试机，用ab压力测试工具，测试经过负载均衡后的服务器容量

 

 

实战三：实现80、443端口都可访问服务，且LVS实现持久连接

1、环境准备

机器名称	IP配置	服务角色
lvs-server	VIP：172.17.100.100	负载均衡器
rs01	RIP：172.17.1.7	后端服务器
rs02	RIP：172.17.22.22	后端服务器

 

2、在vs 上设置：

① 在iptables 打上标记，把80端口标记为99

iptables -t mangle -A PREROUTING -d 172.17.100.100 -p tcp --dport 80 -j MARK --set-mark 99

在iptables打上标记，把443端口标记为99

iptables -t mangle -A PREROUTING -d 172.17.100.100-p tcp --dport 443 -j MARK --set-mark 99

 

② 在lvs上建立基于99号标记的虚拟服务

ipvsadm -A -f 99 -s rr -p

设置后端服务地址，用DR模式

ipvsadm -a -f 99 -r 172.17.1.7 -g

ipvsadm -a -f 99 -r 172.17.22.22 -g

解析：-p 就是持久连接

 

3、在rs 准备好了的web服务，开启80、443端口

关于ssl 443加密的代码，具体实现下实验四

 

4、测试，自己windows 做客户端，访问 http://172.17.1.6/

访问 http://172.17.1.6/

  

实验四：实现ssl 加密

（1）一个物理服务器设置一个https

1、创建存放证书的目录

mkdir /etc/nginx/ssl

 

2、自签名证书

cd /etc/pki/tls/certs/

make nginx.crt

openssl rsa -in nginx.key -out nginx2.key 因为刚私钥被加密了，为了后边方便，解密

 

3、把证书和私钥cp 到nginx存放证书目录

cp nginx.crt nginx2.key /etc/nginx/ssl/

cd /etc/nginx/ssl/

mv nginx2.key nginx.key 把名字改回来

 

 

4、修改配置文件，加一段server

server {

listen 443 ssl;

server_name www.along.com;

ssl on;

ssl_certificate /etc/nginx/ssl/nginx.crt;

ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/nginx.key;

ssl_session_cache shared:sslcache:20m;

ssl_session_timeout 10m;

}

 

5、测试，网页打开 https://192.168.30.7/

windows 信任证书

 

（2）因为nginx 强大，可以实现多个虚拟主机基于不同的FQDN 实现ssl加密，httpd不能实现

一个物理服务器设置多个https

1、生成3个证书和私钥

make nginx.crt

make nginx2.crt

make nginx3.crt

 

2、把证书和私钥cp 到nginx存放证书目录，并解开私钥的加密

cp nginx{1,2,3}* /etc/nginx/ssl/

openssl rsa -in nginx.key -out nginx.key

openssl rsa -in nginx2.key -out nginx2.key

openssl rsa -in nginx3.key -out nginx3.key

 

3、创建各自对应的访问网页

mkdir /app/website{1,2,3}

echo website1 > /app/website1/index.html

echo website1 > /app/website2/index.html

echo website1 > /app/website3/index.html

 

4、测试访问，成功