四層負載均衡

一、四層負載均衡介紹

• 什么是四層負載均衡

所謂四層負載均衡，也就是主要通過報文中的目標地址和埠，再加上負載均衡設備設定的服務器選擇方式，決定最終選擇的內部服務器，
以常見的TCP為例，負載均衡設備在接收到第一個來自客戶端的SYN 請求時，選擇一個最佳的服務器，并對報文中目標IP地址進行修改(改為后端服務器IP），直接轉發給該服務器，TCP的連接建立，即三次握手是客戶端和服務器直接建立的，負載均衡設備只是起到一個類似路由器的轉發動作，在某些部署情況下，為保證服務器回包可以正確回傳給負載均衡設備，在轉發報文的同時可能還會對報文原來的源地址進行修改，

• 應用場景

1.四層+七層來做負載均衡，四層可以保證七層的負載均衡的高可用性；
2.負載均衡可以做埠轉發
3.資料庫讀寫分離

• 四層負載均衡特點

1.四層負載均衡僅能轉發TCP/IP協議、UDP協議、通常用來轉發埠，如：tcp/22、udp/53；
2.四層負載均衡可以用來解決七層負載均衡埠限制問題；（七層負載均衡最大使用65535個埠號）
3.四層負載均衡可以解決七層負載均衡高可用問題；（多臺后端七層負載均衡能同時的使用）
4.四層的轉發效率比七層的高得多，但僅支持tcp/ip協議，不支持http和https協議；
5.通常大并發場景通常會選擇使用在七層負載前面增加四層負載均衡，

二、四層負載均衡環境搭建

• 環境準備

• lb4和lb02搭建Nginx

# 配置yum源
[nginx-stable]
name=nginx stable repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/$releasever/$basearch/
gpgcheck=1
enabled=1
gpgkey=https://nginx.org/keys/nginx_signing.key
module_hotfixes=true

# 安裝Nginx
[root@lb02 ~]# yum install nginx -y
[root@lb4 ~]# yum install nginx -y

# 創建用戶
[root@lb02 ~]# groupadd www -g 666 && useradd www -u 666 -g 666 -s /sbin/nologin -M
[root@lb4 ~]# groupadd www -g 666 && useradd www -u 666 -g 666 -s /sbin/nologin -M

# 配置nginx
[root@lb02 ~]# vim /etc/nginx/nginx.conf 
user  www;
[root@lb4 ~]# vim /etc/nginx/nginx.conf 
user  www;

# 啟動Nginx
[root@lb4 ~]# systemctl start nginx && systemctl enable nginx && systemctl status nginx
[root@lb02 ~]# systemctl start nginx && systemctl enable nginx && systemctl status nginx

• 將lb01配置同步到lb02

[root@lb01 ~]# scp /etc/nginx/conf.d/* 172.16.1.5:/etc/nginx/conf.d/
[root@lb01 ~]# scp /etc/nginx/proxy_params 172.16.1.5:/etc/nginx/

• 測驗lb02的負載均衡

[root@lb02 ~]# nginx -t && systemctl restart nginx

#配置hosts測驗
10.0.0.5 linux.wp.com

三、配置四層負載均衡

• 四層負載均衡語法

Syntax:	stream { ... }
Default:	—
Context:	main

#示例：四層負載均衡stream模塊跟http模塊在同一級別，不能配置在http里面
stream {
    upstream backend {
        server backend1.example.com:12345 weight=5;
        server 127.0.0.1:12345            max_fails=3 fail_timeout=30s;
    }

    server {
        listen 12345;
        proxy_connect_timeout 1s;
        proxy_timeout 3s;
        proxy_pass backend;
    }
}

• 配置nginx主組態檔

[root@lb4 ~]# vim /etc/nginx/nginx.conf
#注釋http層所有內容
user  www;
worker_processes  1;
error_log  /var/log/nginx/error.log warn;
pid        /var/run/nginx.pid;
events {
    worker_connections  1024;
}
#添加一個包含檔案
include /etc/nginx/conf.c/*.conf;
#http {
#    include       /etc/nginx/mime.types;
#    default_type  application/octet-stream;
#    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
#                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
#                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
#    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;
#    sendfile        on;
#    #tcp_nopush     on;
#    keepalive_timeout  65;
#    #gzip  on;
#    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
#}

• 配置四層負載均衡

#創建目錄
[root@lb4 ~]# mkdir /etc/nginx/conf.c

#配置
[root@lb4 ~]# vim /etc/nginx/conf.c/linux.lb4.com.conf
stream {
    upstream lbserver {
        server 10.0.0.4:80;
        server 10.0.0.5:80;
    }

    server {
        listen 80;
        proxy_pass lbserver;
        proxy_connect_timeout 1s;
        proxy_timeout 3s;
    }
}

# 啟動Nginx
[root@lb4 ~]# nginx -t && systemctl start nginx

# 配置hosts訪問
10.0.0.6 linux.lb4.com

• 四層負載均衡配置日志

#四層負載均衡是沒有access的日志的，因為在nginx.conf的配置中，access的日志格式是配置在http下的，而四層負載均衡配置是在http以外的；

#如果需要日志則需要配置在stream下面
[root@lb4 ~]# vim /etc/nginx/conf.c/linux.lb4.com.conf
stream {
	log_format  proxy '$remote_addr $remote_port - [$time_local] $status $protocol '
                  '"$upstream_addr" "$upstream_bytes_sent" "$upstream_connect_time"';
    access_log /var/log/nginx/proxy.log proxy;

    upstream lbserver {
        server 10.0.0.4:80;
        server 10.0.0.5:80;
    }

    server {
        listen 80;
        proxy_pass lbserver;
        proxy_connect_timeout 1s;
        proxy_timeout 3s;
    }
}

#查看所有web服務器日志
[root@web01 ~]# tail -f /var/log/nginx/access.log
[root@web02 ~]# tail -f /var/log/nginx/access.log

四、四層負載埠轉發

• 請求負載均衡的5555埠，跳轉到web01的22埠

#簡單配置
stream {
	server {
        listen 5555;
        proxy_pass 172.16.1.7:22;
	}
}

#一般配置
stream {
    upstream ssh_7 {
        server 10.0.0.7:22;
    }

    server {
        listen 5555;
        proxy_pass ssh_7;
    }
}

# 測驗
[D:\~]$ ssh root@10.0.0.6:5555
成功跳轉

• 請求負載均衡的6666埠，跳轉至172.16.1.51:3306

stream {
    upstream db_51 {
        server 172.16.1.51:3306;
    }
    
    server {
        listen 6666;
        proxy_pass db_51;
    }
}

• 資料庫從庫的負載均衡

stream {
    upstream dbserver {
        server 172.16.1.51:3306;
        server 172.16.1.52:3306;
        server 172.16.1.53:3306;
        server 172.16.1.54:3306;
        server 172.16.1.55:3306;
        server 172.16.1.56:3306;
    }
    
    server {
        listen 5555;
        proxy_pass dbserver;
    }
}