LVS负载均衡群集（NAT模式）

企业群集应用概述

群集的含义

• Cluster，集群，群集
• 由多台主机构成，但对外只表现为一个整体，由调度器接待用户请求

调度器的作用

• 对外只表现为一个整体
• 接待用户的请求

问题：
互联网应用中，随着站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求越来越高，单台服务器力不从心。

解决方法：

• 使用价格昂贵的小型机、大型机。
• 使用普通服务器构建服务群集。

企业群集的分类

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
• 高可用群集
• 高性能运算群集

负载均衡群集

• 提高应用系统的响应能力、尽可能处理更多的访问请求、减少延迟为目标，获得高并发、高负载（LB）的整体性能
• LB的负载分配依赖于主节点的分流算法

高可用群集

• 提高应用系统的可靠性、尽可能的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
• HA的工作方式包括双工和主从两种模式

高性能运算群集

• 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能力
• 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

负载均衡群集架构

负载均衡的结构

• 第一层：负载均衡器
• 第二层：服务器池
• 第三层：共享存储

负载均衡群集工作模式

• 负载均衡群集是目前企业用得最多的群集类型
• 群集的负载调度技术有三种工作模式
  • 地址转换（NAT）
  • IP隧道（Tunnel）
  • 直接路由（DR）

NAT模式

地址转换

• 类似于防火墙的私有网络结构，负载调度器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，安全性能优于其他两种方式。
  负载量相较于另外两种较低。

TUN模式

IP隧道

• IP 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。承载更多用户。

DR模式

直接路由

• Direct Routing，简称DR模式
• 采用半开放式的网络结构，与TUN模式的结构类型，但各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
• 负载电镀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

TUN模式和DR模式的区别

相同点	不同点
都是各web节点直接响应客户机	节点不同：tunnel节点有独立的公网地址，DR没有。通讯方式不同：TUN：各web节点和调度器IP隧道通讯 DR：各web节点和调度器局域网通讯。响应方式不同： TUN：各web节点直接响应 DR：各web节点需通过路由器响应 。

LVS虚拟服务器

LVS的负载调度算法

• 轮询
  • 将收到的访问请求按照顺序轮流分配给群集中的各节点（真实服务器），均等的对待每一台服务器，而不管服务器实际的链接数和系统负载
• 加权轮询
  • 根据调度器设置的权重值来分发请求，权重值高的节点优先获得任务，分配的请求数越多。
  • 保证性能的服务器承担更多的访问流量。
• 最少连接
  • 根据真实服务器已建立的连接数进行分配，将收到的访问请求优先分配给连接数最少的节点
• 加权最少连接
  • 在服务器节点的性能差异较大时，可以为真实服务器自动调整权重。
  • 性能较高的节点将承担更大比例的活动连接负载。

LVS群集创建与管理

• 创建虚拟服务器
• 添加、删除服务器节点
• 查看群集及节点情况
• 保存负载分配策略

部署步骤

• 加载ip_vs模块，安装ipvsadm工具
• 开启路由转发
• 新建LVS虚拟服务器并添加节点服务器
• 配置节点服务器
  • 建立测试网站
  • 挂载NFS共享存储
  • 建立测试网页
• 保存规则并测试

配置设备

调度服务器一台：lvs
ip地址：192.168.1.13（内网）
       192.168.2.13（外网）
        
Web服务器两台：
ip地址：192.168.1.50（web1）
ip地址：192.168.1.15（web2）

NFS共享服务器：
ip地址：192.168.1.16

客户端一台：用于测试验证
ip地址：192.168.2.17（外网）

设置好各内网外网的ip地址
测试web1、web2与lvs、nfs之间是否能正常通信
测试lvs与client外网是否能正常通信

lvs调度器上设置
开启路由功能

[root@lvs ~]# vi /etc/sysctl.conf 

net.ipv4.ip_forward = 1

[root@lvs ~]# sysctl -p  加载配置

确认内核对lvs的支持并安装软件

[root@lvs ~]# modprobe ip_vs   #对ip_vs的探测加载
[root@lvs ~]# cat /proc/net/ip_vs   #查看基本信息

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

配置脚本文件

[root@lvs ~]# vi nat.sh

#!/bin/bash
ipvsadm -C            #  清除内核虚拟服务器表中的所有记录
ipvsadm -A -t 192.168.2.13:80 -s rr   # 创建虚拟服务器
ipvsadm -a -t 192.168.2.13:80 -r 192.168.1.50:80 -m  #添加服务器节点
ipvsadm -a -t 192.168.2.13:80 -r 192.168.1.15:80 -m
ipvsadm -Ln            # 查看节点状态   加个“-n”将以数字形式显示地址，端口信息

选项的含义：

• “-A”表示添加虚拟服务器
• “-a”表示添加真实服务器
• “-t”用来指定VIP地址及TCP端口
• “-r”用来指定RIP地址及TCP端口
• “-s”用来指定负载调度算法——rr（轮询），wrr（加权轮询），lc（最少连接），wlc（加权最少连接）
• “-m”表示使用NAT群集模式
• “-g”是DR模式
• “-i”是TUN模式

NFS共享目录配置

[root@nfs ~]# systemctl stop firewalld     ##关闭防火墙
[root@nfs ~]# setenforce 0
[root@nfs ~]# mkdir /opt/web1             ##创建web1目录
[root@nfs ~]# mkdir /opt/web2             ##创建web2目录
[root@nfs ~]# echo "<h1>Web11111<h1>" > /opt/web1/index.html   ## 编辑主页
[root@nfs ~]# echo "<h1>Web22222<h1>" > /opt/web2/index.html
[root@nfs ~]# vi /etc/exports

添加：
/opt/web1 192.168.1.50/24(ro)
/opt/web2 192.168.1.15/24(ro)


[root@nfs ~]# systemctl restart nfs              ##重启服务
[root@nfs ~]# systemctl restart rpcbind
[root@nfs ~]# showmount -e

Web1服务配置

[root@web1 ~]# systemctl stop firewalld     ##关闭防火墙
[root@web1 ~]# setenforce 0
[root@web1 ~]# route -n                ##查看是否有默认路由生成

[root@web1 ~]# yum -y install httpd
[root@web1 ~]# showmount -e 192.168.1.16

[root@web1 ~]# mount 192.168.1.16:/opt/web1 /var/www/html
[root@web1 ~]#  systemctl start httpd

Web2服务配置

[root@web2 ~]# systemctl stop firewalld     ##关闭防火墙
[root@web2 ~]# setenforce 0
[root@web2 ~]# route -n

[root@web2 ~]# yum -y install httpd
[root@web2 ~]# showmount -e 192.168.1.16

[root@web2 ~]# mount 192.168.1.16:/opt/web2 /var/www/html
[root@web2 ~]#  systemctl start httpd

访问测试
http://192.168.2.13

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