LVS负载均衡群集

什么是群集？

群集，也称集群（cluster）指将多个计算机或服务器连接在一起，共同工作以完成特定任务的一种计算机系统。通过集群，可以提高计算机系统的性能、可靠性和可扩展性。

群集的类型

（1）负载均衡群集 LB

可以处理更多的访问请求，减少延迟，实现高并发和高负载的能力，可以处理更多的访问请求

（2）高可用群集 HA

可以提高系统的可靠性，减少服务的中断时间，确保服务的连续性（一般使用若干个 9 来代表高可用的指标）

（3）高性能计算群集 HPC

将多台服务器的硬件资源整合成资源池以获取高性能的CPU、内存等资源，来提高整体运算能力

群集常用的典型代表

• 负载均衡群集：Nginx、LVS
• 高可用群集：keepalived、heartbeat
• 高性能计算群集：云计算、分布式计算

LVS负载均衡群集结构

1. 负载调度器：是一种网络设备或软件，它用于在多个服务器之间分配和平衡网络流量，以确保系统的高可用性和性能。负载调度器可以将流量分发到服务器集群中的不同节点，以避免单一节点过载，并确保所有节点都能够充分利用其计算资源。
2. 服务器池：是一组服务器的集合，可用于承载和处理网络服务和应用程序。服务器池通常由多台服务器组成，它们共享负载和任务，以提供高可用性和可伸缩性。
3. 共享存储：是一种计算机系统中的存储技术，它允许多个计算机系统同时访问和使用同一块存储空间。共享存储可以提供高效的数据访问和共享，节省存储资源和成本，并提高系统的可扩展性和可靠性。

LVS负载均衡的三种工作模式

（1）地址转换模式 NAT

调度器会作为所有节点服务器的默认网关，也是客户端的访问入口和节点服务器返回响应消息的出口，所以调度器会承载双向流量的负载压力，可能会成为整个群集的性能瓶颈。

由于节点服务器都会处于内网环境并使用私网IP，所以NAT模式具有一定的安全性。

（2）IP隧道模式 TUN

调度器仅作为客户端的访问入口，节点服务器的响应消息是直接返回给客户端的，不需要经过调度器。

由于节点服务器需要部署在互联网环境中，所以需要有独立的公网IP。
调度器与节点服务器是通过专用的IP隧道相互通信。

因此IP隧道模式的成本较高、网络安全性较低密，且数据在IP隧道传输的过程中需要额外的封装和解封装过程，性能也会受到一定的影响。

（3）直接路由模式 DR

调度器也是仅作为客户端的访问入口，节点服务器的响应消息是直接返回给客户端的，不需要经过调度器。

节点服务器与调度器是部署在同一个物理网络中，因此不需要专用的IP隧道。（与IP隧道模式的区别）

DR模式是企业首选的LVS模式

LVS调度算法

轮询 rr

加权轮询 wrr

最小连接 lc

源地址哈希 sh

目的地址哈希 dh

加权最小连接 wlc

基于地址的最小连接 lblc

最短预期延迟 sed

永不排队 nq

ipvsadm 工具选项说明

-A：添加虚拟服务器
-D：删除整个虚拟服务器
-s：指定负载调度算法（轮询：rr、加权轮询：wrr、最少连接：lc、加权最少连接：wlc）
-a：表示添加真实服务器（节点服务器）
-d：删除某一个节点
-t：指定 VIP地址及 TCP端口
-r：指定 RIP地址及 TCP端口
-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：设置权重（权重为 0 时表示暂停节点）
-p 60：表示保持长连接60秒（默认关闭连接保持）
-l：列表查看 LVS 虚拟服务器（默认为查看所有）
-n：以数字形式显示地址、端口等信息，常与“-l”选项组合使用。ipvsadm -ln [-t VIP:PORT]