文章目录

1. 群集概述
- 1.1 什么是群集
- 1.2 群集的分类
- - 1.2.1 负载均衡集群（Load Balance Cluster）
  - 1.2.2 高可用群集 (High Availbility Cluster)
  - 1.2.3 高性能运输群集 (High Performance Computer Cluster)
- 1.3 群集的目的
2. 负载均衡集群
- 2.1 集群架构
- - 2.1.1 第一层，负载调度器 (Load Balancer）
  - 2.1.2 第二层，服务器池 (Server Pool)
  - 2.1.3 第三层，共享存储 (Share Storage)
- 2.2 负载均衡群集的三种工作模式
- - 2.2.1 NAT模式（地址转换）
  - 2.2.2 TUN模式（IP隧道）
  - 2.2.3 DR模式（直连路由）
3. LVS (Linux虚拟服务器)
- 3.1 LVS简介
- 3.2 LVS相关术语
- 3.2 LVS的负载调度算法
- - 3.2.1 轮询 (Round Robin)
  - 3.2.2 加权轮询(Weighted Round Robin)
  - 3.2.3 目的地址哈希调度（destination hashing）
  - 3.2.4 源地址哈希调度（source hashing）
  - 3.2.5 最少连接 (Least Connections)
  - 3.2.6 加权最少连接(Weighted Least Connections)
  - 3.2.7 基于地址的最小连接数调度（locality-based least-connection）
- 3.3 ipvsadm工具
- - 3.3.1 作用
  - 3.3.2 选项及其功能
4. LVS-NAT地址转换实操
- 4.1 前置准备
- 4.2 NFS文件存储共享服务器配置
- 4.3 节点服务器1配置
- 4.4 节点服务器2配置
- 4.5 LVS调度器配置
- 4.6 客户端配置

1. 群集概述

1.1 什么是群集

Cluster,集群、群集
由多台主机构成，但对外只表现为一个整体，只提供一个访问入口，相当于一台大型计算机

1.2 群集的分类

根据群集所针对的目标差异和适用场景，可分为3种类型

1.2.1 负载均衡集群（Load Balance Cluster）

提高系统响应效率，处理更多的访问请求，减少延迟，实现高并发、高负载的能力
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。

1.2.2 高可用群集 (High Availbility Cluster)

提高系统可靠性，减少中断时间，确保服务的连续性（通常使用 N 个 9 来代表高可用的指标）
HA的工作方式包括双工和主从两种模式，双工即所有节点同时在线主从则只有主节点在线，但当出现故障时从节点能自动切换为主节点

1.2.3 高性能运输群集 (High Performance Computer Cluster)

通过云计算或分布式计算获取高性能的CPU、内存等资源，来提高整体运算能力
“并行计算”，通过专用硬件和软件将高性能依赖于“分布式运算”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

1.3 群集的目的

提高性能：计算密集应用。如天气预报，核试验模拟。
降低成本：相对百万美元的超级计算机，价格便宜。
提高可扩展性：只要增加集群节点即可。
增强可靠性：多个节点完成相同功能，避免单点失败。

2. 负载均衡集群

2.1 集群架构

2.1.1 第一层，负载调度器 (Load Balancer）

访问整个群集系统的唯一入口，对外使用所有服务器共有的VIP地址，也称为群集IP 地址。通常会配置主、备两台调度器实现热备份，当主调度器失效以后能够平滑替换至备用调度器，确保高可用性。

2.1.2 第二层，服务器池 (Server Pool)

群集所提供的应用服务、由服务器池承担，其中每个节点具有独立的RIP地址(真实IP)，只处理调度器分发过来的客户机请求。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，等待错误排除以后再重新纳入服务器池。

2.1.3 第三层，共享存储 (Share Storage)

为服务器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以使用NAS设备，或者提供NFS共享服务的专用服务器

2.2 负载均衡群集的三种工作模式

2.2.1 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

2.2.2 TUN模式（IP隧道）

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,安全性要差一些

2.2.3 DR模式（直连路由）

采用半开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，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（与NAT模式的区别）
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（与TUN模式的区别）

3. LVS (Linux虚拟服务器)

3.1 LVS简介

LVS实际上相当于基于IP地址的虚拟化应用，为基于IP地址和内容请求分发的负载均衡提出了一种高效的解决方法

3.2 LVS相关术语

DS：Director Server。指的是前端负载均衡器。
RS：Real Server。节点服务器，后端真实的工作服务器。
VIP：向外部直接面向用户请求，作为用户请求的目标的IP地址。
DIP：Director Server IP，主要用于和内部主机通讯的IP地址。
RIP：Real Server IP，后端服务器的IP地址。
CIP：Client IP，访问客户端的IP地址。

3.2 LVS的负载调度算法

固定调度算法

3.2.1 轮询 (Round Robin)

将收到的访问请求按照顺序轮流分配给群集中的各节点(真实服务器均等地对待每一台服务器，而不管服务器实际的连接数和系统负载

3.2.2 加权轮询(Weighted Round Robin)

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
保证性能强的服务器承担更多的访问流量

3.2.3 目的地址哈希调度（destination hashing）

以目的地址为关键字查找一个静态hash表来获得所需节点。

3.2.4 源地址哈希调度（source hashing）

以源地址为关键字查找一个静态hash表来获得需要的节点。

动态调度算法

3.2.5 最少连接 (Least Connections)

根据真实服务器已建立的连接数进行分配，将收到的访问请求优先分配给连接数最少的节点

3.2.6 加权最少连接(Weighted Least Connections)

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

3.2.7 基于地址的最小连接数调度（locality-based least-connection）

将来自同一个目的地址的请求分配给同一台RS，此时这台服务器是尚未满负荷的。否则就将这个请求分配给连接数最小的节点，并以它作为下一次分配的首先考虑。

3.3 ipvsadm工具

3.3.1 作用

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
保存负载均衡分配策略

3.3.2 选项及其功能

选项	功能
-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

4. LVS-NAT地址转换实操

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4.1 前置准备

192.168.67.100 #LVS调度器
192.168.67.101 #节点服务器1
192.168.67.102 #节点服务器2
192.168.67.103 #NFS文件存储共享服务器
192.168.67.104 #客户端

systemctl stop firewalld
setenforce 0
#所有机器关闭防火墙和selinux策略

4.2 NFS文件存储共享服务器配置

rpm -q rpcbind nfs-utils
#查看是否安装rpcbind nfs

#如果没有安装
yum install -y nfs-utils
yum install -y rpcbind

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mkdir /opt/scj1 /opt/scj2
#创建共享目录

cd /opt

echo 'this is scj1 test web page!' > scj1/test.html
echo 'this is scj2 test web page!' > scj2/test.html
#添加文件内容

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vi /etc/exports
#添加共享策略

opt/lzq1   192.168.67.0/24(rw,sync,no_root_squash)
                     #设置读写权限，直接读到磁盘中，客户端root用户不进行降权
/opt/lzq2   192.168.6、.0/24(rw,sync,no_root_squash)

exportfs -rv
#发布共享

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#前往两个节点服务器
showmount -e 192.168.67.103
#查看共享情况

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4.3 节点服务器1配置

yum install -y httpd
#安装web服务

vim /etc/httpd/httpd.conf
#修改配置文件

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mount 192.168.67.103:/opt/scj1 /var/www/html
#挂载共享文件夹

df -hT
#查看挂载情况

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cat /var/www/html/test.html
#查看当前主页文件是否存在

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vim /etc/httpd/conf/httpd.conf
#编辑配置文件

#添加
KeepAlive off
#关闭长连接

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systemctl enable --now httpd
#开启httpd服务开机自启

ss -natp |grep 80
#检测是否成功开启

或
lsof -i :80

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#配置网关
GATWAY=192.168.67.100

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4.4 节点服务器2配置

yum install -y epel-release
#安装epel库
yum install -y nginx
#安装nginx服务软件

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vim /etc/nginx/conf.d/default.conf

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cd /usr/share/nginx/html

mv * /opt
#将主要文件转移到/opt目录下

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mount 192.168.67.103:/opt/scj2 /usr/share/nginx/html
#挂载共享文件

df -Th
#查看挂载情况

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ls /usr/share/nginx/nginx
#查看是否有共享的主页文件

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mv /opt/*.html/ .
#将原网页文件转移回来

systemctl start nginx
#开启服务

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#在浏览器测试
http://192.168.67.101/test.html

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http://192.168.67.102/test.html

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#配置网关
GATWAY=192.168.67.100

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4.5 LVS调度器配置

#添加第二张网卡

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1. cd /etc/sysconfig/network-scripts/
#前往网卡配置所在目录

2. cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens36
#拷贝33网卡配置文件

3. vim ifcfg-ens36
#编辑网卡文件

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systemctl restart network
#重启网卡

ifconfig ens36

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vim /etc/sysctl.conf
#添加路由转发功能
#添加
net.ipv4.ip_forward = 1


sysctl -p
#刷新状态

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iptables -F
#删除默认规则
iptables -F -t nat
#删除nat表规则

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.67.0/24 -o ens33 -j SNAT --to 12.0.0.10

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cd /user/lib/modules/3.10.0-693.el7.x86_64/kernel/net/netfilter/ipvs
ls
#查看ip_vs模块

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modprobe ip_vs
#加载ip_vs通用模块

或
for i in `ls /usr/lib/modules/3.10.0-693.el7.x86_64/kernel/net/netfilter/ipvs |grep -o "^[^.]*"> do
> modprobe $i
> done
#使用一个for循环直接全部搞定

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#安装ipvsadm工具
yum install -y ipvsadm

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systemctl start ipvsadm
#直接启动

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vim /var/log/messages
#查看系统日志

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touch /etc/sysconfig/ipvsadm
或
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm

systemctl start ipvsadm
#再次启动

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ipvsadm -ln
#查看当前有无策略

#如果有
ipvsadm -C  #清空策略
 
#如果没有
ipvsadm -A -t 12.0.0.10:80 -s rr 
#指定虚拟服务器IP地址为12.0.0.10和80端口使用轮询算法

ipvsadm -a -t 12.0.0.10:80 -r 192.168.67.101:80 -m
#指定虚拟服务器IP地址为12.0.0.10，真实服务器地址为192.168.67.101，及使用nat模式

ipvsadm -a -t 12.0.0.10:80 -r 192.168.67.102:80 -m
#指定虚拟服务器IP地址为12.0.0.10，真实服务器地址为192.168.67.101，及使用nat模式

ipvsadm -ln
#查看当前策略

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ipvsadm
#激活策略

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4.6 客户端配置

#设置和调度器相同网段网址和网关
ifconfig ens33
route -n

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#测试
curl 12.0.0.10/test.html

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LVS负载均衡群集 1：NAT地址转换模式

文章目录

1. 群集概述

1.1 什么是群集

1.2 群集的分类

1.2.1 负载均衡集群（Load Balance Cluster）

1.2.2 高可用群集 (High Availbility Cluster)

1.2.3 高性能运输群集 (High Performance Computer Cluster)

1.3 群集的目的

2. 负载均衡集群

2.1 集群架构

2.1.1 第一层，负载调度器 (Load Balancer）

2.1.2 第二层，服务器池 (Server Pool)

2.1.3 第三层，共享存储 (Share Storage)

2.2 负载均衡群集的三种工作模式

2.2.1 NAT模式 （地址转换）

2.2.2 TUN模式 （IP隧道）

2.2.3 DR模式 （直连路由）

3. LVS (Linux虚拟服务器)

3.1 LVS简介

3.2 LVS相关术语

3.2 LVS的负载调度算法

3.2.1 轮询 (Round Robin)

3.2.2 加权轮询(Weighted Round Robin)

3.2.3 目的地址哈希调度（destination hashing）

3.2.4 源地址哈希调度（source hashing）

3.2.5 最少连接 (Least Connections)

3.2.6 加权最少连接(Weighted Least Connections)

3.2.7 基于地址的最小连接数调度（locality-based least-connection）

3.3 ipvsadm工具

3.3.1 作用

3.3.2 选项及其功能

4. LVS-NAT地址转换实操

4.1 前置准备

4.2 NFS文件存储共享服务器配置

4.3 节点服务器1配置

4.4 节点服务器2配置

4.5 LVS调度器配置

4.6 客户端配置

相关文章

2.2.1 NAT模式（地址转换）

2.2.2 TUN模式（IP隧道）

2.2.3 DR模式（直连路由）