集群（一）——LVS負載均衡集群
- 一、企業群集應用
- 1、群集的含義
- 2、問題出現
- 3、解決辦法
- 4、根據群集所針對的目標差異進行分類
- ①、負載均衡群集
- ②、高可用群集
- ③、高性能運算群集
- 二、負載均衡群集架構
- 三、負載均衡群集作業模式分析
- 1、群集的負載調度技術有3種作業模式
- ①、NAT模式
- ②、TUN模式
- ③、DR模式
- 2、三種作業模式的區別
- 四、LVS的負載調度演算法
- 五、ipvsadm工具
- 六、案例：LVS-NAT部署
- 1、需求
- 2、部署NFS（192.168.184.70）
- 3、部署web服務器（192.168.184.20,192.168.184.40）
- 4、配置負載調度器
- 5、測驗（在windows上訪問http://12.0.0.1）
- 總結
- 三種作業模式的區別
一、企業群集應用
1、群集的含義
- Cluster，群集，集群
- 由多臺主機構成，但對外，只表現為一個整體，
2、問題出現
- 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，單臺服務器力不從心
3、解決辦法
- 使用價格安規的小型機、大型機
- 使用普通服務器構建服務群集
4、根據群集所針對的目標差異進行分類
- 負載均衡群集
- 高可用群集
- 高性能運算群集
①、負載均衡群集
- 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，
- LB的負載分配依賴于主節點的分流演算法，將來自客戶機的訪問請求分擔給多個服務器節點，從而緩解整個系統的負載，
②、高可用群集
- 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
③、高性能運算群集
- 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，
二、負載均衡群集架構
- 負載調度器：對外，由調度器服務器提供一個VIP作為統一入口，對內，按照分流演算法分發流量/請求給服務器池
- 服務器池：服務器接收、回應、處理負載調度器的任務
- 共享存盤：共享存盤為服務器提供存盤空間
三、負載均衡群集作業模式分析
1、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）
①、NAT模式
- 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
②、TUN模式
- 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
③、DR模式
- 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
2、三種作業模式的區別
| 作業模式 | NAT | TUN模式 | DR模式 |
|---|---|---|---|
| server number（節點數量） | low 10-20 | high 100 | hign 100 |
| 真實網關 | 負載調度器 | 自由路由器 | 自由路由器 |
| IP地址 | 公網+私網 | 公網 | 私網 |
| 優點 | 安全性高 | 安全、速度快 | 性能最好 |
| 缺點 | 效率低、壓力大 | 需要安全隧道、貴 | 不能跨越LAN（局域網） |
四、LVS的負載調度演算法
- 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
- 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
- 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
- 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
五、ipvsadm工具
| 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 |
六、案例：LVS-NAT部署
1、需求
- LVS調度器作為Web 服務器池的網關，LVS具有兩塊網卡，分別連接內外網，使用輪詢（rr）調度演算法
- ens33連接內網192.168.184.60，ens36連接外網12.0.0.1
- web服務器1:192.168.184.20
- web服務器2:192.168.184.40
- NFS服務器192.168.184.70
- windows客戶端：12.0.0.12
2、部署NFS（192.168.184.70）
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum -y install nfs-utils rpcbind
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
mkdir /opt/ljm
mkdir /opt/lucien
chmod 777 /opt/ljm
chmod 777 /opt/lucien
vim /etc/exports
/opt/ljm 192.168.184.0/24(rw,sync)
/opt/lucien 192.168.184.0/24(rw,sync)
exportfs -rv
3、部署web服務器（192.168.184.20,192.168.184.40）
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum install httpd -y
systemctl start httpd.service
yum -y install nfs-utils rpcbind
showmount -e 192.168.184.70
systemctl start rpcbind
mount.nfs 192.168.184.70:/opt/ljm /var/www/html
mount.nfs 192.168.184.70:/opt/lucien /var/www/html
vim /var/www/html/index.html
<html>
<body>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;charset=utf-8">
<h1>成功不是將來才有的，是從你決定去做的那一刻起，持續積累來的！！</h1>
</body>
</html>
vim /var/www/html/index.html
<html>
<body>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;charset=utf-8">
<h1>解決問題的唯一辦法，就是讓自己變得更強大！！</h1>
</body>
</html>
注釋DNS，且把網關地址改為負載調度器地址
4、配置負載調度器
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
或
echo '1' > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
sysctl -p
iptables -t nat -F
iptables -F
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.184.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 12.0.0.1
modprobe ip_vs #加載 ip_vs模塊
cat /proc/net/ip_vs #查看 ip_vs版本資訊
yum -y install ipvsadm
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或
ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service
ipvsadm -C #清除原有策略
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.184.20:80 -m
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.184.40:80 -m
ipvsadm #啟用策略
ipvsadm -ln #查看節點狀態，Masq代表 NAT模式
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm #保存策略
5、測驗（在windows上訪問http://12.0.0.1）
總結
三種作業模式的區別
| 作業模式 | NAT | TUN模式 | DR模式 |
|---|---|---|---|
| server number（節點數量） | low 10-20 | high 100 | hign 100 |
| 真實網關 | 負載調度器 | 自由路由器 | 自由路由器 |
| IP地址 | 公網+私網 | 公網 | 私網 |
| 優點 | 安全性高 | 安全、速度快 | 性能最好 |
| 缺點 | 效率低、壓力大 | 需要安全隧道、貴 | 不能跨越LAN（局域網） |
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