构建基于LVS+OSPF+FULLNAT的前端负载均衡架构

介绍

提到负载均衡，基本任何一个访问大点的网站都会用到，负载均衡的意义就不说了。现在的负载均衡无非是两种实现，一种是TCP层的负载均衡，一种是 HTTP层的负载均衡，TCP四层负载均衡比HTTP 七层负载均衡性能强N倍，但是它运行在TCP层自然没办法对HTTP请求进行匹配、转发等操作，还有一个缺点是，TCP负载均衡的后端可能没法直接拿到 HTTP请求的源IP

市面上四层负载均衡有LVS，七层负载均衡有Haproxy、Nginx，目前用的最多的就是这三种了。另外，aws也提供四层和七层负载均衡，七 层负载均衡会设置 X-Forwarded-For，后端就能拿到源IP，对于四层负载均衡，也有办法拿到源IP，有兴趣的参考文章：http://nosa.me/?p=91

剩下LVS 和 Nginx了， LVS具有极高的转发性能，而Nginx也是性能极高的Web服务器，如果我们只用LVS，就没法对HTTP请求做转发处理，如果只用Nginx，频繁修 改Nginx配置 即使是reload在大流量下也可能会影响请求的正常处理。所以我们一起用了，即：

请求 —> 网络 —> LVS集群 —> Nginx 集群 —> APP 

模式

来看一下用什么LVS的什么模式比较好，我了解的人一般用DR 和 NAT两种模式：

1. DR模式性能是最好的，LVS改写了目的MAC地址，直接从二层转发到后端，三层的目的IP地址还是VIP，所以为了能够正常工作，要在lo上配置 VIP。而且，因为LVS机器和后端机器是通过二层转发的，没法跨三层网络(路由器)，所以LVS和后端机器要在一个二层网络里，扩展性不好。

2. NAT模式的原理是LVS会修改IP包目的地址，后端机器的网关要设置成LVS的IP，否则数据没法返回。网关这个事有点坑爹，还是不要用NAT模式。DR和NAT都不够好，我觉得最好的是FULLNAT模式，配合OSPF，就组成了LVS+OSPF+FULLNAT集群，棒死了。

 先简单说下OSPF，抄下小米博客(http://noops.me/?p=974，很好的文章，可以参考，LVS用的是DR模式)的架构图：

好处有：

1). LVS调度机自由伸缩，横向线性扩展（最多机器数受限于三层设备允许的等价路由数目 maximum load-balancing ）；
      2). LVS机器同时工作，不存在备机，提高利用率；
      3). 做到了真正的高可用，某台LVS机器宕机后，不会影响服务（但因为华3设备ospfd调度算法的问题，一台宕机会使所有的长连接的断开重连，目前还无法解决;思科的设备已经支持一至性哈希算法，不会出现这个问题）。

这里不说三层设备的OSPF配置和LVS机器的OSPF配置了，参考小米博客吧，哈哈哈。

小米博客中用到的是DR模式，我们用到的是FULLNAT模式，FULLNAT模式要重编LVS机器内核，这里说说如何重编。

1). 准备环境

2).  拿到源码

 

对于LVS，最好增加 HASH SIZE，否则请求量大的时候可能出现丢包情况。

 

3). 增加patch

4).改下内核子版本号。

5).修改内核启动参数
default=0，并在kernel一行中，添加“nohz=off ”（如果不关闭nohz，大压力下CPU0可能会消耗过高，压力不均匀）到/etc/grub.conf，重启。

编译内核重启之后，开始安装LVS TOOLS(编译完内核先重启机器加载新的内核，否则下面模块无法安装)

1). keepalived install

2). ipvsadm install

3). quaage install

4). 卸载有提权漏洞的gcc(在某些centos版本上有提权漏洞，最好卸载)

 因为我们用FULLNAT模式，所以在每台LVS机器上配置了28个local ip，对于一个请求LVS会选取一个IP和一个端口和后端机器(我们是NGINX)建立连接和转发数据，这样其实后端机器只能看到LVS的一个 local ip了，对了让后端机器看到源请求IP，后端机器要装toa模块，和LVS一样要重编内核，来看看编译过程。

重复一下编译LVS内核的1) 和2) 步骤，然后：

1). 增加patch

2). 编译和安装

3). 修改内核启动参数default=0，并在kernel一行中，添加“nohz=off ”（如果不关闭nohz，大压力下CPU0可能会消耗过高，压力不均匀）/etc/grub.conf，重启。

4).加载toa，把 modprobe toa 写在/etc/rc.d/rc.local

5). 卸载有提权漏洞的gcc(在某些centos版本上有提权漏洞，最好卸载)