LVS负载均衡群集---NAT

最新推荐文章于 2025-08-06 15:53:40 发布

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#负载均衡 #centos7 lvs

本文介绍LVS负载均衡原理与部署过程，涵盖群集类型、负载均衡分层结构及工作模式等内容。通过实例演示了如何配置LVS调度器、安装httpd服务、创建测试页面并配置虚拟服务器。

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LVS群集简介
群集（或集群）的称呼来自于英语单词“Cluster”，表示一群、一串的意思，用在服务器领域，则表示大量的服务器的集合。
1 群集的类型
无论是那种群集，至少包括两台节点服务器，而对外表现为一个整体，只能提供一个访问入口（域名或IP地址）
根据群集所针对的目标差异，可分为三种类型。
负载均衡群集（Load Balance Cluster）；以提高系统的相应能力，尽可能处理更多大的访问请求。减少延迟为目标，获得高并发、高负载（LB）的整体性能。例如“DNS轮询”“应用层交换”“反向代理”等都可用在负载均衡群集。LB的负载分配依赖于主节点的分流算法，将来自客户机的访问请求分担给多个服务器节点，从而缓解整个系统的负载压力。
高可用群集（High Availability Cluster）；以提高应用系统的可靠性、尽可能地减少中断时间为目标，确保服务的连续性，达到高可用（HA）的容错效果。例如“故障切换”“双机热备”等都属于高可用群集技术。HA的工作方式包括双工和主从两种。双工：所有节点同时在线，主从则只有主节点在线，当出现故障时从节点能自动切换为主节点。
高性能运算群集（High Performance Computer Cluster）；以提高应用系统的CPU运算速度扩展硬件资源和分析能力为目标，获得相当于大型、超级计算机的高性能运算（HPC）能力，例如“云计算”“网络计算”也可视为高性能运算的一种。高性能运算群集的高性能依赖于“分布式运算”“并行计算”通过专用硬件和软件将多个服务器的CPU。内存等资源整合在一起，实现只有大型，超级计算机才具备的计算能力。

2 负载均衡的分层结构
第一层负载调度器：负责相应并分发来自客户机的访问请求，是整个群集系统的唯一入口，对外使用所有的服务器共有的VIP （Virtual ip ，虚拟ip）地址，也可称为群集ip地址，通常会配置主、备两台调度器实现热备，确保高可用性能。
第二层服务器池；群集所提供的应用服务（如 HTTP、FTP）由服务器池承担，其中每个节点具有独立的RIP（Real ip ,真是ip）地址，只处理调度器分发过来的客户请求，当某个节点暂时失效时，负载调度器的容错机制会将其隔离，等待错误排除后重新纳入服务器池。
第三层，共享存储；为服务池中的所有节点提供稳定、一致的文件存取服务，确保整个群集的统一性。共享存储可使用NAS设备，或者NFS（网络文件系统）共享服务的专用服务器

3、负载均衡的工作模式
关于群集的负载调度技术，可以基于ip 端口，内容等进行分发，其中基于ip的负载调度是效率最高的，基于ip的负载均衡模式中，常见的有地址转换、ip隧道、直接路由三种模式。
地址转换（Network Address Translation）；简称NAT模式。类似于防火墙的私有网络结构。负载调度器作为所有服务器节点的网关，即作为客户机的访问入口，也是各节点回应客户机的访问出口，服务器节点使用私有ip地址，与负载调度器位于同一个物理网络，安全性要优于其他两种方式。
ip隧道Tunnel）；简称 TUN 模式，采用开放式的网络结构负载调度器仅作为客户机的访问入口，各节点通过各自的Internet连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器，服务器节点分散在互联网中的不同位置具有独立的公网Ip地址，通过专用ip隧道与负载调度器相互通信。
直接路由（Direct Routing）；简称DR模式。采用半开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，但各个节点并不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络。负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的ip隧道。

以上三种工作模式中，NAT方式只需要一个公网IP地址，从而成为最易用的一种负载均衡模式，安全性也比较好。许多硬件负载均衡设备就是采用这种方式，相比而而言，DR模式与TUN模式的负载均衡能力更加强大，适用范围更广，但节点的安全性要稍差一些。

4、LVS的负载调度算法

轮询（Round Robin）：将收到的访问请求按照顺序轮流分配给群集的各节点（真实服务器），均等地对待每一台服务器，而不管服务器实际连接数和系统负载。

加权轮询（Weighted Round Robin）：根据真实服务器的处理能力轮流分配收到的访问请求，调度器可以自动查询各节点的负载情况，并动态调整其权重。保证处理能力强的服务器承担更多的访问流量。

最少连接（Least Connections）：根据真实服务器已建立的连接数进行分配，将受到的访问请求优先分配给连接数最少的节点。如所有的服务器节点性能相近，采用这种方式可以更好地负载均衡。

加权最少连接（WeightedLeast Connections ）：在服务器节点性能差异较大的情况下，可以为真实服务器自动调整权重，权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载。

环境搭建

lvs：需要2块网卡，一块和外网相连 ip：192.168.221.151 一块和服务器池在同一网段 ip 192.168.1.1

web1 ip：

web2 ip：

此时web1和web2是能ping通lvs 192.168.1.1

注：关闭 lvs调度器的selinux，开启路由转发。关闭web服务器的防火墙

[root@gy-lvs ~]# setenforce 0

在vim /etc/sysctl.conf 中添加 net.ipv4.ip_forward = 1 执行sysctr -p 生效

1、在lvs调度器上安装ipvsadm管理工具

[root@gy-lvs ~]# yum -y install ipvsadm

使用 ipvsadm -v 可查看

2、在web1、2上分别安装httpd（这里只演示安装web1）

这里使用本地yum源安装

[root@gy-web1 yum.repos.d]# vim gy.repo

web1、web2 安装完成以后，为了测试分别给web1、web2创建测试页，并启动httpd服务

[root@gy-web1 ~]# echo "192.168.1.2" >> /var/www/html/index.html

[root@gy-web1 ~]# systemctl start httpd.service

[root@gy-web2 ~]# echo "192.168.1.3" >> /var/www/html/index.html

[root@gy-web2 ~]# systemctl start httpd.service

访问 web1

访问 web2

3、配置lvs调度服务器

1）创建虚拟服务器

[root@gy-lvs ~]# ipvsadm -A -t 192.168.221.151:80 -s rr

-A：表示添加虚拟服务器 -t：指定VIP地址及tcp端口 -s：指定负载均衡调度算法

rr:轮询 wrr:加权轮询 lc：最少连接 wlc：加权最少连接

2）添加服务器节点

[root@gy-lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.221.151:80 -r 192.168.1.2:80 -m -w 1
[root@gy-lvs ~]# ipvsadm -a -t 192.168.221.151:80 -r 192.168.1.3:80 -m -w 1

-a ：真实服务器 -t ：指定VIP地址及tcp端口 -r ：指定RIP（服务器池）地址及tcp端口

-m ：表示NAT群集模式（-g DR 模式、 -i TUN模式） -w ：设置权重（权重为0，表示暂停节点）

3）查看群集节点状态

[root@gy-lvs ~]# ipvsadm -ln