群集的基本概念
- 一、群集的含義
- 1.1 群集的產生
- 1.2 群集構成方案
- 二、群集可分為三種
- 負載均衡群集(Load Balance Cluster)
- 高可用群集 (High Availability Cluster)
- 高性能群集(High Performance Computer Cluster)
- 三、負載均衡群集架構
- 負載均衡的結構
- 第一層，負載調度器(Load Balancer或Director)
- 第二層，服務器池(Server Pool)
- 第三層，共享存盤(Share Storage)
- 四、負載均衡群集作業模式分析
- 負載均衡群集是目前企業用得最多的群集型別
- 群集的負載調度技術有3種作業模式
- 五、三種負載調度作業模式
- 5.1 NAT模式
- 5.2 TUN模式
- 5.3 DR模式
- 六、LVS虛擬服務器
- 七、LVS的負載調度演算法
- 7.1 輪詢(Round Robin)
- 7.2 加權輪詢 (Weighted Round Robin)
- 7.3 最少連接 (Least Connections )
- 7.4 加權最少連接(Weighted L east Connections )
- 八、ipvsadm工具
一、群集的含義
- 群集（或稱為集群）是由多臺主機構成，但對外，只表現為一個整體，只提供一個訪問入口（域名或IP），相當于一臺大型計算機，
1.1 群集的產生
- 互聯網應用中，隨著站點對硬體性能、回應速度、服務穩定性、資料可靠性等要求越來越高，單臺服務器開始無法滿足負載均衡及高可用的需求，群集因此應運而生，
1.2 群集構成方案
- 使用價格昂貴的小型機、大型機組成群集，
- 使用多臺相對廉價的普通服務器構建服務群集，
- 通過整合多臺服務器，使用LVS來達到服務器高可用和負載均衡，并于同一個IP地址對外提供相同服務，這就是企業中常用的一種群集技術——LVS（Linux Virtual Server ，Linux虛擬服務器），
二、群集可分為三種
- 根據集群針對的目標差異，可分為三種
負載均衡群集(Load Balance Cluster)
- 提高應用系統的回應能力、盡可能處理更多的訪問請求、減少延遲為目標，獲得高并發、高負載(LB)的整體性能，
高可用群集 (High Availability Cluster)
- 提高應用系統的可靠性、盡可能地減少中斷時間為目標，確保服務的連續性，達到高可用(HA) 的容錯效果，
- HA的作業方式包括雙工和主從兩種模式，雙工即所有節點同時在線；主從則只有主節點在線，但當出現故障時從節點能自動切換為主節點，
- 例如：“故障切換”、“雙機熱備” 等，
高性能群集(High Performance Computer Cluster)
- 以提高應用系統的CPU運算速度、擴展硬體資源和分析能力為目標，獲得相當于大型、超級計算機的高性能運算(HPC)能力，
- 高性能依賴于"分布式運算”、“并行計算” ， 通過專用硬體和軟體將多個服務器的CPU、記憶體等資源整合在一起，實作只有大型、超級計算機才具備的計算能力，
- 例如，“云計算”、“網格計算”等，
三、負載均衡群集架構
負載均衡的結構
第一層，負載調度器(Load Balancer或Director)
- 訪問整個群集系統的唯一入口， 對外使用所有服務器共有的VIP地址，也稱為群集IP地址，通常會配置主、備兩臺調度器實作熱備份，當主調度器失效以后能夠平滑替換至備用調度器，確保高可用性，
第二層，服務器池(Server Pool)
- 群集所提供的應用服務、由服務器池承擔，其中每個節點具有獨立的RIP地址(真實IP)，只處理調度器分發過來的客戶機請求，當某個節點暫時失效時，負載調度器的容錯機制會將其隔離，等待錯誤排除以后再重新納入服務器池，
第三層，共享存盤(Share Storage)
- 為服務器池中的所有節點提供穩定、一致的檔案存取服務， 確保整個群集的統一性共享存盤可以使用NAS設備,或者提供NFS共享服務的專用服務器，
四、負載均衡群集作業模式分析
負載均衡群集是目前企業用得最多的群集型別
群集的負載調度技術有3種作業模式
- 地址轉換（NAT模式）
- IP隧道 （TUN模式）
- 直接路由（DR模式）
五、三種負載調度作業模式
5.1 NAT模式
- 地址轉換（Network Address Translation），簡稱NAT模式
類似于防火墻的私有網路結構，負載調度器作為所有服務器節點的網關，即作為客戶機的訪問入口，也是各節點回應客戶機的訪問出口
服務器節點使用私有IP地址，與負載調度器位于同一個物理網路，安全性要優于其他兩種方式
5.2 TUN模式
- IP隧道（IP Tunnel）,簡稱TUN模式
采用開放式的網路結構，負載調度器僅作為客戶機的訪問入口，各節點通過各自的Internet連接直接回應客戶機，而不再經過負載調度器
服務器節點分散在互聯網中的不同位置,具有獨立的公網IP地址，通過專用IP隧道與負載調度器相互通信
5.3 DR模式
- 直接路由（Direct Routing），簡稱DR模式
采用半開放式的網路結構，與TUN模式的結構類似，但各節點并不是分散在各地，而是與調度器位于同一個物理網路
負載調度器與各節點服務器通過本地網路連接，不需要建立專用的IP隧道
六、LVS虛擬服務器
- LVS(Linux Virtual Server)
- 針對Linux內核開發的負載均衡解決方案
- 1998年5月，由我國的章文嵩博士創建
- 官方網站: http://www.linuxvirtualserver.orgl
- LVS 實際上相當于基于IP地址的虛擬化應用， 為基于IP地址和內容請求分發的負載均衡提出了一種高效的解決方法
LVS現在已成為Linux內核的一部分，默認編譯為ip_ vs模塊，必要時能夠自動呼叫，在CentOS 7系統中，以下操作可以手動加載ip_ vs模塊，并查看當前系統中ip_ vs模塊的版本資訊，
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs #確認內核對LVS的支持
七、LVS的負載調度演算法
7.1 輪詢(Round Robin)
- 將收到的訪問請求按照順序輪流分配給群集中的各節點(真實服務器) ,均等地對待每一臺服務器 ，而不管服務器實際的連接數和系統負載
7.2 加權輪詢 (Weighted Round Robin)
- 根據調度器設定的權重值來分發請求，權重值高的節點優先獲得任務，分配的請求數越多
保證性能強的服務器承擔更多的訪問流量
7.3 最少連接 (Least Connections )
- 根據真實服務器已建立的連接數進行分配，將收到的訪問請求優先分配給連接數最少的節點
7.4 加權最少連接(Weighted L east Connections )
- 在服務器節點的性能差異較大時，可以為真實服務器自動調整權重
性能較高的節點將承擔更大比例的活動連接負載
八、ipvsadm工具
- ipvsadm功能與選項說明
| 選項 | 功能 |
|---|---|
| -A | 添加虛擬服務器 |
| -D | 洗掉整個虛擬服務器 |
| -s | 指定負載調度演算法（輪詢：rr、加權輪詢：wrr、最少連接：lc、加權最少連接：wlc） |
| -a | 表示添加真實服務器（節點服務器） |
| -d | 洗掉某一個節點 |
| -t | 指定 VIP地址及 TCP埠 |
| -r | 指定 RIP地址及 TCP埠 |
| -m | 表示使用 NAT群集模式 |
| -g | 表示使用 DR模式 |
| -i | 表示使用 TUN模式 |
| -w | 設定權重（權重為 0 時表示暫停節點） |
| -p 60 | 表示保持長連接60秒 |
| -l | 串列查看 LVS 虛擬服務器（默認為查看所有） |
| -n | 以數字形式顯示地址、埠等資訊，常與“-l”選項組合使用，ipvsadm -ln |
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