一.群集基础概述
1.群集的类型
（1）负载均衡的群集：以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，获得高并发的、高负载的整体性能。例如：“DNS轮询”，“应用层交换”、“反向代理”等都可以作为负载均衡群集。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。
（2）高可用群集：以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，达到高可用的容错效果。例如：“故障接环”“双机热备”“多机热备”等都属于高可用的群集技术。HA的工作方式包括双工和主从两种模式。双工即所有的节点同时在线：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到主节点。
（3）高兴能运算群集：以提高应用系统的CPU运算速度、扩展硬件资源的分析能力为目标，获得相当于大型、超级计算机的高性能运算能力。
2.负载均衡的分层架构
在典型的负载均衡群集中，包括三个层次的组件，如图所示。前端至少有一个负载调度器负责响应并分发来自客户机的访问请求；后端由大量真实服务器构成服务器池，提供实际的应用服务，整个群集的伸缩性通过增加、删除服务器节点来完成，而这些过程对于客户机来说是透明的；为了保持服务的一致性，所有节点使用共享存储设备。
（1）第一层，负载调度器：这是访问整个群集的唯一入口，对外使用所有服务器公共的VIP地址。通常会配置主、备两台调度器来实现热备份，当主调度器失效以后能够平滑的替换至备用服务器，确保高可用性
（2）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（真实的）IP地址，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进如服务器池。
（3）共享存储：为服务器中所有节点提供稳定的、一致的文件存取服务，确保整个群集的统一性。在;LINUX环境中，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。
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、内容等进行转发，其中基于IP的负载调度时效率最高的。基于IP的负载均衡模式中，常见的有地址转换，IP隧道和直接路由三种工作模式，如图所示
（1）地址转换：简称NAT模式，类似于防火墙的私有网路结构，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了。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）IP隧道：简称TUN模式，采用开放式网络结构，负载调度器仅作为客户机的访问入口，各节点通过各自的因特网直接回应客户机，而不再经过负载调度器。服务器节点分散在互联网的不同位置,具有独立的公网IP地址，通过公有的IP地址，通过专用的IP隧道与负载调度器相互通信。
（3）直接路由：简称DR模式，采用半开放式的网络结构，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采用这种方式。相比较而言，DR模式和 TUN 模式的负载能力更加强大，适用范围更广，但节点的安全性要稍差一些。
二.构建LVS负载均衡群集
1.LVS：LINUX Virtual Server
针对Linux内核的负载均衡的解决方案
1998年5月，由我国章文嵩博士创建
2.实验环境构建
将图中的信息配置到各虚拟主机中
(1)systemctl stop firewalld //关闭防火墙
setenforce 0
yum -y install ipvsadm //安装lvs的管理工具
ipvsadm -v //查看版本
vim /etc/sysctl.conf //编辑配置文件
net.ipv4.ip_forward=1
sysctl -p //启动配置
ipvsadm -C //清除所有集群服务
ipvsadm -A -t 172.16.16.172:80 -s wrr
ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 192.168.10.102:80 -m -w 1 //-m是指定nat模式，-w是加权
ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 192.168.10.103:80 -m -w 2
ipvsadm-save //查看集群
systemctl enable ipvsadm //开启ipvsadm
注释：-s 指定调度的算法
wrr：加权轮询
lc：最小链接数
wlc：加权最小链接数
-A 添加一个新的集群服务；
-E 修改一个己有的集群服务；
-D 删除指定的集群服务；
-a 向指定的集群服务中添加RS及属性；
-e 修改RS属性；
-t 指定为tcp协议；
-u 指定为udp协议；
-s 调度方法，默认为wlc；
-w 指定权重，默认为1；
-g Gateway, DR模型；
-i ipip, TUN模型；
-m masquerade, NAT模型；
-S 保存ipvsadm设定的规则策略，默认保存在/etc/sysconfig/ipvsadm中；
-R 载入己保存的规则策略，默认加载/etc/sysconfig/ipvsadm；
-C 清除所有集群服务；
-Z 清除所有记数器；
-L 显示当前己有集群服务，能通过相应的options查看不同状态信息；
-r 指定真实服务器的地址
（2）配置节点服务器
yum -y install httpd //安装阿帕奇
systemctl stop firewalld
setenforce 0
yum -y install nfs-utils
vim /var/www/html/indsx.html
写入
lvs test1
注意：
另一台web节点的测试页面可以修改为其他文字，这样在测试时，就可以看到调度效果
vi /var/www/html/index.html
LVS test2
启动httpd服务
systemctl start httpd
systemctl enable httpd
(3)测试LVS群集
客户端访问172.16.16.172
curl 172.16.16.172 观察页面变化
（4）在LVS上查看调度信息
ipvsadm -ln
3.NFS共享存储服务
1.实验NFS发布共享资源
（1）安装nfs-utils rcpbind软件包
systemctl stop firewalld
setenforce 0
yum -y install nfs-utils rpcbind
systemctl enable nfs
systemctl enable rpcbind
mkdir -p /opt/wwwroot
vim /etc/exports
/opt/wwwroot 192.168.10.0/24(rw,sync,no_root_sqush)
备注：
- rw 可读写的权限
- ro 只读的权限
- no_root_squash 登入NFS主机，使用该共享目录时相当于该目录的拥有者，如果是root的话，那么对于这个共享的目录来说，他就具有root的权限，这个参数极不安全，不建议使用
- root_squash 登入NFS主机，使用该共享目录时相当于该目录的拥有者。但是如果是以root身份使用这个共享目录的时候，那么这个使用者（root）的权限将被压缩成为匿名使用者，即通常他的UID与GID都会变成nobody那个身份
- all_squash 不论登入NFS的使用者身份为何，他的身份都会被压缩成为匿名使用者，通常也就是nobody
- sync 资料同步写入到内存与硬盘当中
- async 资料会先暂存于内存当中，而非直接写入硬盘
- insecure 允许从这台机器过来的非授权访问
(2)启动nfs服务程序
systemctl start rcpbind
systemctl start nfs
netstat -anpt | grep rcp
（3）在web节点上挂载nfs
yum -y Install nfs-utiils
mount -t nfs 192.168.10.105：/opt/wwwroot /var/www/html
（4）在nfs上创建测试网页
vim /var/www/html/index.html
web01
（5）Linux做客户端可以用一下代码做测试
for -i in $(seq 10);do 172.16.16.172:done
