目录
第一部分：集群基本概念（着重介绍负载均衡集群）
第二部分：lvs
第三部分：实验部分
第一部分：集群的基本概念
一.集群的概念
多台服务器协作出来处理用户的业务
二.集群的分类
1.负载均衡集群（LBC，Load Blancing Clusters）
原理：通过调度算法，提高整个服务器集群接收访问量的能力，提高的是带宽，分担服务的总体压力
应用：WEB服务器，B/S架构，C/S架构，浏览器等
特点：每个子节点的工作内容是一致的，向外提供同一种服务，但不是同一个服务，每个节点有其对应的服务（即当我们访问淘宝时，用户A的请求可能被转发到后端负载均衡服务器AA上，用户B的请求可能被转发到后端的服务器BB上，用户A的请求和用户B的请求本质上都是对淘宝的访问，是同一种服务，但对于他们个人而言，他们各自请求的是他们各自的服务，即不是同一个服务）
2.高可用集群（HAC，High Avaliable Clusters）
原理：心跳检测，判断是否有服务器出现了问题，如果有问题那么集群中的（热备）服务器就会进行替代
应用：一些对稳定性要求较高的服务，当某台服务器出现了问题时，备份服务器可以进行快速的顶替，以防止服务的中断
特点：尽可能的保证服务状态的可用性
3.高性能计算集群（HPC，High Performance Computing）
原理：高性能计算区别去负载均衡集群的地方是，高性能计算集群每台服务器共同完成一项任务，每个服务器完成这个任务的一部分，而负载均衡集群是多台不同的任务（大部分情况下任务的类型是相同的）
应用：需要大量计算的一些工程，如DNA工程，或航天工程
特点：将任务分摊，节点工作一般不同，一个整体任务的一部分分配给不同的节点，缩短某个任务的时间，提供单台服务器不能提供的计算能力
三.负载均衡集群
1.工作形式
如下图，
负载均衡集群的工作形式：负载均衡服务器将来自客户的服务请求，通过算法的计算将服务分配到集群下的真实服务器中
两部分组成：负载调度器和真实服务器池
2.实现方法
负载均衡集群的分类有软件实现和硬件实现两类方法
软件实现的方法：LVS（四层，传输层），Nginx（七层，应用层）
硬件实现的方法：F5（二层，数据链路层）
第二部分：LVS（Linux Virtual Server
）
一.LVS（四层，传输层）的实现原理
最本质特点：用户和服务器之间只有一个TCP连接
实现关键：源目的地址的转换
调度器的作用就是转发数据包
1.用户访问网站在公网上的IP
2.用户访问数据包到达集群的负载均衡服务器时根据LVS规则库中的轮询规则，将数据包发往对应的真实服务器（通过DNAT，目的地址转换技术，改变目的地址）
3.真实服务器队用户的请求作出响应，先发送数据包到负载均衡控制器
4.再由负载均衡控制器进行SNAT（源地址转换）后，再将数据包发回
二.LVS环境下的工作模式
LVS环境下的工作模式一共有三种：
·NAT模式
·TUN模式（不详细介绍）
·DR模式（负载量最高）
1.NAT模式
特点：
（1）集群节点位于同一个网络环境中
（2）真实服务器的网关指向负载调度器
（3）DS（Director Server，负责服务器），负责进行地址转化
（4）进出数据报文都要经过负载调度器，压力较大
2.DR模式
特点：
（1）服务器集群有共同的虚拟IP地址，即对客户访问的地址，还有真实地址，虚拟地址可以认为是别名地址（其用意在于，让RS真实服务器发出的报文的源地址就是客户的目的地址，而不需要再通过DS的转换过程，直接通过路由器出去，降低了DS的业务压力）
（2）真实服务器将网关指向真实路由器
（负载调度器只负责处理入站请求，压力较小）
实现这一模式，存在以下几个问题
1.如何将DS收到的用户请求包，转发给RS
解决方法：采用MAC地址，也就是走的是二层，报文的IP报头不改变，DS端进行轮询的时候将MAC地址改为需要处理的真实服务器的MAC，真实服务器收到之后，需要在真实服务器上添加路由条目来根据三层报文，送往指定的接口
2.如何控制RS，设置了别名IP之后，不发送ARP，来通告MAC地址（如果发送ARP通告，会造成局域网中交换机的MAC地址表混乱）
解决方法：修改ARP的相关参数
ARP响应级别
arp-ignore
0 只要本机配置有相应IP地址就对ARP请求作出相应 默认是这样的
1 仅在请求的目标地址配置在请求到达的网络接口时，才给与响应
（举个例子，RS 真实网卡 192.168.1.1 ，真实网卡的子接口192.168.1.2.如果将响应级别改为1时，那么真实物理网卡收到192.168.1.2的ARP请求时不会作出响应，那么别人就不会知道192.168.1.2是RS的一个别名IP地址，就不会造成局域网内混乱的情况）
arp-announce
0 将本机任何网络接口上的任何地址都向外通告
1 尽可能避免
2 仅向目标网络通告于其网络相匹配的地址信息
DR模式下 就需要我们使用
ignore 级别1
announce 级别 2
具体更改在 /etc/sysctl.conf 下
第三部分：lvs实验（通过lvs实现apache的负载均衡）
一.实验简单拓扑
本地windos充当客户端进行访问
在Vmware中开启三台虚拟机
一台作为DS：真实地址为192.168.10.10，别名IP为192.168.10.100
两台作为RS：真实地址分别为192.168.10.20和192.168.10.30，别名IP为192.168.10.100
二.实验思路及最终要显现的结果
思路：
1.DS作为负载均衡调度器DS，负责对用户的请求按照算法转发到后端的真实服务器上
2.后端的RS，上面安装了apache作为http服务器，RS1的初始化页面内容为“this is server 1，ip address is 192.168.10.20”，RS2的初始化页面内容为“this is server 2，ip address is 192.168.10.30”
3.本地Windows作为客户端通过浏览器访问192.168.10.100，不断的进行刷新，可以看到页面的内容不断的在2中描述的两个页面之间来回转换
三.配置思路
负载调度器的配置
1.关闭负载均衡调度器的防火墙和Selinux
2.关闭网卡的守护进程
3.拷贝创建子接口，子接口的IP地址为虚拟IP，并打开子接口
4.优化项：关闭主机的广播功能，对/etc/sysctl.conf进行修改，修改之后要写入
5.重载ipvs模块
6.安装ipvsadm工具
7.使用ipvsadm创建集群，增加子节点
配置完成后保存，并设置开机启动
RS的配置思路
1.关闭防火墙和Seliunx
2.关闭网卡守护进程
3.创建子接口
4.更改ARP参数，/etc/sysctl.conf
写入内核文件
5.打开对应子接口
6.添加去往子接口的路由
四.具体配置
负载调度器上的配置
##关闭网卡的守护进程
service NetworkManager stop
即时关闭 setenforce 0 getenforce
永久关闭 修改/etc/sysconfig/selinux 将enforcing改为
disabled
##拷贝eth0网卡子接口充当集群入口接口
/etc/sysconfig/network-scripts下
cp ifcfg-eth0 ifcfg-eth0:0
将子接口下的内容修改，需要修改的地方
DEVICE = eth0:0
IPADDR = 虚拟的IP地址 ，即代表集群的IP地址
NETMASK = 对应子网掩码
##开启对应虚拟接口
ifup eth0:0
##关闭网卡重定向功能 即关闭广播功能
vim /etc/sysctl.conf
文件最后最后加入以下代码
net.iPv4.conf.all.send_redirects = 0
net.iPv4.conf.all.send_redirects = 0
sysctl -p 更新内核文件
##重载ipvs模块
modphrobe vs
##安装ipvsadm命令行工具
rpm -ivh ipvsadm -1.261
##ipvsadm的用法
ipvasdm -v 查看当前ipvs集群内容
ipvsadm -A -t <虚拟IP>：80 -s rr 添加ipvsTCP集群
ipvsadm -a -t <虚拟IP>：80 -r 网站 1：80 -g 添加ipvsadm集群子节点
##保存ipvs集群内容至文件，进行持久化存储
service ipvsadm save
##设置为开机自启动
chkconfig ipvsadm on
真实服务器上的配置
##关闭网卡守护进程
service NetworkManager stop
##拷贝环回网卡子接口
/etc/sysconfig/network-scripts下
cp ifcfg-eth0 ifcfg-lo：1
将子接口下的内容修改，需要修改的地方
DEVICE = lo：1
IPADDR = 虚拟的IP地址 ，即代表集群的IP地址
NETMASK = 对应子网掩码
##关闭对应ARP响应及其公告功能
修改文件为
/etc/sysctl.conf
添加下列代码
net.ipv4.conf.all.arp_ignore =1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore =1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore =1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
##将改变写入内核文件
sysctl -p
##打开对应子接口
ifup lo:1
##添加指向子接口的路由
route add -host <虚拟IP> dev lo：1 添加路由记录，当主机收到去往虚拟IP地址的数据包时送往子接口
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