文章目录

一、企业群集应用概述
二、LVS概述
三、LVS-NAT部署

一、企业群集应用概述

1.群集的组成

调度器、服务器池、存储服务器

2.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（就是接待用户请求）

3.没有集群所出现的问题

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

4.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

5.企业群集分类

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——主，备
高性能运算群集

5.1 负载均衡群集

1.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
2.LB的负载分配依赖于主节点的分流算法

5.2 高可用群集（保证业务不中断）

1.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
2.HA的工作方式包括双工和主从两种模式

5.3 高性能运算群集

1.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
2.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

6.负载均衡群集架构

负载均衡的结构

第一层，负载调度器（Load Balancer或Director）
第二层，服务器池（Server Pool）
第三次，共享存储（Share Storage）

7.负载均衡群集工作模式分析

负载均衡群集是目前企业用的最多的群集类型
群集的负载调度技术有三种LVS工作模式

地址转换——NAT
IP隧道——Tunnel
直接路由——DR

7.1 NAT模式

地址转换

1.Network Address Translation,简称NAT模式
2.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人口，也是各节点回应客户机的访问出口
3.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

优点：安全性
缺点：负载量相较于其他两种较低

7.2 TUN模式

IP隧道

1.IP Tunnel，简称TUN模式
2.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lnternet连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器
3.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同学

特点：Tunnel具有独立的公网IP地址
通过专用的IP隧道与负载调度器相互通信

7.3 DR模式

直接路由

1.Direct Routing，简称DR模式
2.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，而是与调度器位于一个物理网络
3.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

相同点：都是各web节点，直接响应客户机
不同点：

1.Tunnel各节点有独立的公网地址
DR各节点没有独立的公网地址
2.Tunnel各web节点和调度器IP隧道的方式通讯
DR各web节点和以局域网的方式通讯
3.Tunnelweb节点直接响应
.DRweb节点要通过路由器响应

二、LVS概述

1. LVS虚拟服务器概述

针对Linux内核的负载均衡解决方案
1998年5月，有我国的章文嵩博士创建

2. LVS的四种负载调度算法

2.1 轮询（rr）

将受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

2.2 加权轮询（wrr）

1.根据调度器设置的权重值来分发请求，权重值高的节点优点获得任务，分配的请求书越多
2.保证性能强的服务器承担更多的访问流量

2.3 最少连接（lc）

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

2.4 加权最少连接（wlc）

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. 使用ipvsadm工具

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

三、LVS-NAT部署

LVS负载均衡群集——地址转换模式（LVS-NAT）

1.环境

LVS调度器作为Web服务器池的网关，LVS两块网卡（连接内网，连接外网客户机），分别连接内外网，使用轮询（rr）算法

2.部署步骤

1.加载ip_vs模块，安装ipvsadm工具
2.开启路由转发
3.新建LVS虚拟服务器并添加节点服务器
4.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
5.保存规则并测试

3.设备配置详细

调度服务器一台：lvs
ip：192.168.1.10（内网）
    192.168.2.10（外网）
        
Web服务器两台：
ip：192.168.1.11（第1台）
ip：192.168.1.12（第2台）

NFS共享服务器：
ip：192.168.1.13

web1，web2网关指向lvs的内网地址

systemctl  stop  firewalld
setenforce 0

在这里插入图片描述

测试lvs与2台web服务器、nfs、client是否可以连通通信
在这里插入图片描述

在lvs调度器上开启路由功能

[root@lvs ~]# vi /etc/sysctl.conf 
添加：
net.ipv4.ip_forward=1

在这里插入图片描述
确定内核对lvs的支持

[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
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

安装软件

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

配置nat脚本

[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 192.168.2.10:80 -s rr      #创建虚拟服务器
ipvsadm -a -t 192.168.2.10:80 -r 192.168.1.11:80 -m   #添加服务器节点
ipvsadm -a -t 192.168.2.10:80 -r 192.168.1.12:80 -m   #添加服务器节点
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

选项注释：

“-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）

在web1、web2服务器上

[root@web1 ~]# yum -y install httpd
[root@web2 ~]# yum -y install httpd

在nfs上

[root@nfs ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind

在ngf中创建网页内容

[root@nfs ~]# mkdir /opt/web1
[root@nfs ~]# mkdir /opt/web2
[root@nfs ~]# echo "<h1>This is Web1</h1>" > /opt/web1/index.html
[root@nfs ~]# echo "<h1>This is Web2</h1>" > /opt/web2/index.html

编辑配置文件

[root@nfs ~]# vi /etc/exports
[root@nfs ~]# systemctl restart nfs
[root@nfs ~]# systemctl restart rpcbind
[root@nfs ~]# showmount -e     #查看本地共享目录情况

添加：
/opt/web1 192.168.1.11/32 (ro)
/opt/web2 192.168.1.12/32 (ro)

在web1，web2上
进行挂载

[root@web1 ~]# mount 192.168.1.13:/opt/web1 /var/www/html
[root@web1 ~]# df -Th
[root@web2 ~]# mount 192.168.1.13:/opt/web2 /var/www/html
[root@web2 ~]# df -Th

在这里插入图片描述

启动、查看httpd服务

[root@web1 ~]# systemctl start httpd   #启动服务
[root@web1 ~]# systemctl status httpd  #查看服务状态
[root@web1 ~]# netstat -anpt | grep httpd  #查看端口状态
[root@web2 ~]# systemctl start httpd   #启动服务
[root@web2 ~]# systemctl status httpd  #查看服务状态
[root@web2 ~]# netstat -anpt | grep httpd  #查看端口状态

在这里插入图片描述
测试网页

[root@web1~]# curl http://localhost
<h1>This is Web1</h1>
[root@web2 ~]# curl http://localhost
<h1>This is Web2</h1>

在lvs调度器上测试两个web(节点)服务器

192.168.1.11
192.168.1.12

在这里插入图片描述

在lvs上执行脚本

[root@lvs ~]# vi nat.sh
[root@lvs ~]# chmod +x nat.sh
[root@lvs ~]# ./nat.sh   运行脚本

在这里插入图片描述
在客户机上测试访问
192.168.2.10

刷新一下就会显示第二个web服务器页面

[root@lvs ~]# ipvsadm -Lnc      #显示真实调度器调度的情况、各个细明情况、连接时长
[root@lvs ~]# ipvsadm -Ln       #查看连接情况、正在连接、未连接情况、数量