Linux Virtual Server(LVS)
ㅇ 제작 : 리눅스포털(www.superuser.co.kr) 수퍼유저코리아 서버팀
ㅇ SULINUX 홈페이지 : www.sulinux.net
ㅇ 리눅스포털 홈페이지 : www.superuser.co.kr
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http://www.linuxvirtualserver.org/
“The Linux Virtual Server is a highly scalable and highly available server built on a cluster of real servers, with the load balancer running on the Linux operating system.”
March 31, 2007 SUPERUSER.CO.KR 이창목
1. Linux Virtual Server(LVS)란?
리눅스 가상 서버란, 한대의 서버로 증가하는 인터넷 사용자를 처리하기가 힘들어 지면서 고가용성 서버를 구축하기 위해 리눅스 머신을 로드 발랜스 하도록 해주는 운영시스템이다.
만약 하나의 노드에서 처리량이 너무 많아서 서비스가 불가능할 경우 간단히 하나의 노드를 병렬 구성으로 추가 함으로써 부하분산을 하도록 하는 것을 말한다. 공개소스로서 이러한 기능을 담당하고 있는 것이다.
2. Linux Virtual Server 스케쥴링
1)라운드-로빈(round-robin)
라운드-로빈 방식은 로드밸런서에 들어오는 요청 패킷들을 차례대로 실제 서버에 할당하는 방식이 다. 이 방식에서 실제 서버의 현재 부하 상황 등은 고려되지 않는다. 단지 차례대로 할당할 뿐이다. 하지만, 이렇게 하더라도 로드밸런싱을 위해 이전에 사용되던 라운드-로빈 DNS 방식에 의해 서버를 할당하는 방식에 비해서는 우수한데, DNS의 경우는 한번 서버가 지정되면 해당 서버에 수많은 요청 패킷이 몰릴 수 있기 때문이다.
2)가중 라운드-로빈(weighted round-robin)
가중 라운드-로빈 방식은 기본적으로 라운드-로빈 방식인데, 각 서버에 서로 다른 가중치를 주어서 할당하는 방식이다. 이 방식을 사용해야 하는 경우는 실제 서버들이 CPU의 수와 성능, 메모리 용량 등 서로 다른 성능을 가지고 있어서, 각 서버를 동등하게 취급할 수 없는 경우이다.
3)최소 연결(least connection)
최소 연결 방식은 실제 서버들 중에서 현재 가장 적은 수의 요청을 처리하고 있는 서버를 선택하여 요청 패킷을 할당하는 방식이다. 이 방식은 실제 서버의 현재 부하 상황을 동적으로 판단하여 요청을 처리하기 때문에, 앞의 두 방식에 비해서 동적으로 우수한 부하 분산 효과를 얻을 수 있다.
4)가중 최소 연결(weighted least connection)
가중 최소 연결 방식은 기본적으로 최소 연결 방식인데, 가중 라운드-로빈 방식과 마찬가지로 각 서버에 서로 다른 가중치를 주어서 할당하는 방식이다.
3. 시스템 구성 및 ipvsadm 설치
1)Load Balancer Server
운영체제 : SULinux1.5
커널 : kernel-2.6.9-42.0.2.ELsmp
IP : 210.224.223.1
가상IP : 210.224.223.10
2)Real Server1(RS1)
운영체제 : Sulinux1.5
커널 : kernel-2.6.9-12.0.2.ELsmp
IP : 210.224.223.11
IP : 192.168.0.11 [NAT 설정시 부여할 사설 ip]
3)Real Server1(RS2)
운영체제 : CentOS4
커널 : kernel-2.6.9-42.0.2.ELsmp
IP : 210.224.223.12
IP : 192.168.0.12 [NAT 설정시 부여할 사설 ip]
4)Load Balancer Server ipvsadm 설치
Load Balancer Server에서 ipvsadm을 다운로드 후 설치를 한다.
커널 2.4.x 이하 버젼에서는 커널 컴파일 및 hidden 패치를 해야 했으나 커널 2.6.x에서는
Virtual Server 기능들이 기본 포함되어 있으므로 아주 간단하다.
shell>wget http://mirror.centos.org/centos/4/extras/i386/RPMS/ipvsadm-1.24-6.i386.rpm
shell>rpm -ivh ipvsadm-1.24-6.i386.rpm
shell>ipvsadm
IP Virtual Server version 1.2.0 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
설치가 정상적으로 되었다면 위와같이 나타날 것이다.여기서부터 ipvsadm을 이용하여 아래 방식 으로 설정하여 테스트 해보도록 하겠다.
Direct Routing
NAT 방식
A.Direct Routing 방식
실제 서버와 부하분산 서버에서 가상 IP 주소를 부여하여 서로 공유한다. 부하분산 서버에도
마찬가지로 가상 IP 주소를 설정한 인터페이스가 있어야하며 이 인터페이스를 이용, 요청
패킷을 받아들이고 선택한 서버에 직접 라우팅할 수 있게 된다.
모든 실제 서버는 가상 IP주소로 설정한 non-arp alias 인터페이스가 있거나 가상 IP 주소로
향하는 패킷을 지역 소켓으로 재지향한다. 그래서 실제 서버 에서 패킷을 지역적으로 처리할
수 있는 구조를 가지게 된다.
Direct Routing 방식의 구조도는 아래와 같다.
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A-1.Load Balancer Server 설정법
/etc/sysctl.conf에 net.ipv4.ip_forward = 0 부분을 1로 변경후
shell>sysctl -p
커널파라미터 적용
shell>ifconfig eth0:0 210.224.223.10 up
가상아이피 등록
shell>ipvsadm -A -t 210.224.223.10:80 -s rr
라운드-로빈방식으로 설정
shell>ipvsadm -a -t 210.224.223.10:80 -r 210.224.223.11:80 -g
RS1 서버로 다이렉트 라우팅 설정
shell>ipvsadm -a -t 210.224.223.10:80 -r 210.224.223.12:80 -g
RS2 서버로 다이렉트 라우팅 설정
A-2.Real Server(RS1) 설정법
/etc/sysctl.conf에 net.ipv4.ip_forward = 0 부분을 1로 변경하여야 하며
#for ipvs
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
#end of ipvs
#for ipvs ~ #end of ipvs 부분을 추가한후
shell>sysctl -p
커널파라미터 적용
shell>ifconfig eth0:0 210.224.223.10 up
가상아이피 등록
A-3.Real Server(RS2) 설정법
/etc/sysctl.conf에 net.ipv4.ip_forward = 0 부분을 1로 변경하여야 하며
#for ipvs
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
#end of ipvs
#for ipvs ~ #end of ipvs 부분을 추가한후
shell>sysctl -p
커널파라미터 적용
shell>ifconfig eth0:0 210.224.223.10 up
가상아이피 등록
클라이언트에서 가상아이피 210.224.223.10으로 접속하면 우리는 느끼지 못하지만
rr(라운드-로빈)방식을 이용해서 RV1,RV2 서버에 접속하게 된다.
RV1 서버에 장애가 있다면 RV2 서버로 접속하게 된다.
B.NAT 방식
NAT는 특정한 IP 주소를 한 그룹에서 다른 그룹으로 매핑하는 기능이다.
클라이언트가 가상 아이피로 접근시 사설 아이피로 구성된 부하분산 서버 RS1,RS2로 패킷이 향 하게 된다. 사설 아이피로 구성된 부하분산 서버는 패킷의 목적지와 포트 번호를 검사한다.
NAT 방식의 구조도는 아래와 같다
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B-1.Balancer Server 설정법
네트웍 디바이스 eth0,eth1 정보
DEVICE=eth0
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=static
IPADDR=210.224.223.11
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=210.223.223.1
DEVICE=eth1
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.0.1
NETMASK=255.255.255.0
/etc/sysctl.conf에 net.ipv4.ip_forward = 0 부분을 1로 변경후
shell>sysctl -p
커널파라미터 적용
shell>ifconfig eth0:0 210.224.223.10 up
가상아이피 등록
shell>ipvsadm -A -t 210.224.223.10:80 -s lc
최소연결 방식으로 설정
shell>ipvsadm -a -t 210.224.223.10:80 -r 192.168.0.11:80 -m
RS1 서버로 NAT 설정
shell>ipvsadm -a -t 210.224.223.10:80 -r 192.168.0.12:80 -m
RS2 서버로 NAT 설정
B-2.Real Server(RS1,RS2) 설정법
RS1
DEVICE=eth0
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.0.11
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.0.1
RS2
DEVICE=eth0
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.0.12
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.0.1
클라이언트에서 가상아이피 210.224.223.10으로 접속하면 우리는 느끼지 못하지만
최소연결 방식을 이용해서 RV1,RV2 서버 중에 접속자가 작은 서버로 된다.
RV1 서버에 장애가 있다면 RV2 서버로 접속하게 된다.
NAT 방식의 경우 패킷 Load Balancer Server를 반드시 거쳐가야 하므로 20대 이상 구성해야
할때는 문제가 발생할 수 있는 단점이 있다.
C.IP Tunneling 방식
IP 터널링 (IP encapsulation)은 IP 데이터그램안에 IP 데이터그램을 넣는 기술로서, 어떤 IP 주 소를 향하는 데이터그램을 감싸 다른 IP 주소로 재지향할 수 있다. IP encapsulation은 현재 엑 스트라넷, 모빌-IP, IP-멀티캐스트, tunnled 호스트나 네트웍 등에 일반적으로 사용되고 있다.
IP Tunneling 방식의 구조도는 아래와 같다
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C-1.Balancer Server 설정법
/etc/sysctl.conf에 net.ipv4.ip_forward = 0 부분을 1로 변경후
shell>sysctl -p
커널파라미터 적용
shell>ifconfig eth0:0 210.224.223.10 up
가상아이피 등록
shell>ipvsadm -A -t 210.224.223.10:80 -s wlc
가중치 최소연결 방식으로 설정
shell>ipvsadm -a -t 210.224.223.10:80 -r 210.224.223.11:80 -i
RS1 서버로 Tunneling
shell>ipvsadm -a -t 210.224.223.10:80 -r 210.224.223.12:80 -i
RS2 서버로 Tunneling
C-2.Real Server(RS1,RS2) 설정법
RS1
DEVICE=tunl0
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=static
IPADDR=210.224.223.10
NETMASK=255.255.255.0
RS2
DEVICE=tunl0
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=static
IPADDR=210.224.223.10
NETMASK=255.255.255.0
또는 각 리얼서버에서
RS1
shell>ifconfig tunl0 210.224.223.10 up
가상아이피를 IPIP Tunnel에 등록한다.
RS2
shell>ifconfig tunl0 210.224.223.10 up
가상아이피를 IPIP Tunnel에 등록한다.
클라이언트에서 가상아이피 210.224.223.10으로 접속하면 우리는 느끼지 못하지만
가중치 최소연결 방식을 이용해서 RV1,RV2 서버 중에 접속자가 작은 서버로 된다.
RV1 서버에 장애가 있다면 RV2 서버로 접속하게 된다.
http://www.linux.co.kr/home/lecture/index.php?cateNo=&secNo=&theNo=&leccode=10904 에서 긁기
