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(一）企业群集应用概述
1.1、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，只提供一个访问入口（域名或IP地址），相当于一台大型计算机。
1.2、问题：
互联网应用中，随着站点对硬件性能，相应速度，服务稳定性，数据可靠性等要求越来越高，单台服务器已经无法满足负载均衡及高可用的要求
1.3、解决方法：
- 使用价格昂贵的小型机，大型机
- 使用多台相对廉价的普通服务器构成服务群集
（通过整合多台服务器，使用LVS来达到服务器的高可用和负载均衡，并以同一个IP地址对外提供相同的服务。在企业中常用的一种群集技术——LVS）
(二）群集的分类2-1
2.1、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
2.2、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机点的分流算法，将来自客服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，例如：“DNS轮询”，“反向代理”等
2.3、高可用群集
- 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
- 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。
例如，"故障切换”、"双机热备”等
2.4、高性能运算群集
- 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
- 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。例如，“云计算” “网格计算” 等
(三）负载均衡的结构
3.1、第一层，负载调度器
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，也称之为群集IP地址，通常会配置主，两台调度器实现热备份，当主调度器失效后能够平滑替换至备用调度器，确保高可用性。
3.2、第二层， 服务器池
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），只会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，等待错误排除以后在重新纳入服务器池。
3.3、第三层，共享存储
为服务器池中的所有节点提供稳定，一致的文件存储服务，确保成哥群集的统一性。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
(四）负载均衡群集架构
4.1、负载均衡的结构
(五）负载均衡群集工作模式分析
5.1、负载均衡群集是目前企业用的最多的群集类型
5.2、群集的负载调度技术有三种工作模式
- 地址转换
- IP隧道
- 直接路由
5.3、NAT模式
5.3.1、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个方式
- NAT模式图
5.4、TUN模式
5.4.1、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 - TUN结构图
5.5、DR模式
5.5.1、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 - DR模式结构图
(六）关于LVS虚拟服务器
LVS现在已成为Linux内核的一部分，默认编译为ip_vs 模块,必要时能够自动调用。在CentOS 7系统中，以下操作可以手动加载ip_vs模块，并查看当前系统中ip_vs 模块的版本信息。
modprobe ip_vs # 手动调用加载
cat/proc/net/ip_vs #确认内核对LVS的支持
6.1、LVS负载调度算法
6.1.1、轮询
- 将收到的访问请求按照顺序轮流分配给集群中的各几点（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
6.1.2、加权轮询
- 根据调度器设置的权重来分发请求，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
6.2、LVS的负载调度算法
6.2.1、最少链接
- 根据真实服务器已建立的链接数进行分配，将收到的访问请求有限分配给链接数最少的节点
6.2.2、加权最少链接
- 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配权重
- 性能较高的节点将承担更大比例的活动链接负载
(七）使用ipvsadm工具
7.1、LVS集群创建于管理
(八）LVS-NAT部署实战
案件环境
LVS调度器作为Web服务器池的网关，LVS两块网卡，分别链接内外网，使用轮询（rr）调度算法
8.1、ipvsadm工具选项说明
| -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集群模式 |
| -g | 表示使用DR模式 |
| -i | 表示使用TUN模式 |
| -w | 设置权重 |
| -p 60 | 表示保持长链接60秒 |
| -l | 列表查看LVS虚拟服务器（默认为查看所有） |
| -n | 已数字形式显示地址，端口信息，常与“-l” 选项组合使用。ipvsadm -ln |
8.2、NAT模式 LVS负载均衡群集部
LVS调度器作为Web 服务器池的网关，LVS具有两块网卡，分别连接内外网，使用轮询（rr）调度算法
8.2.1、环境配置
| 主机 | 操作系统 | IP地址 | 工具/软件/安装包 |
|---|---|---|---|
| 负载均衡器 | CentOS7 | 内网：192.168.184.10、外网：12.0.0.1 | ipvsadm |
| NFS服务器 | CentOS7 | 192.168.184.20 | rpcbind、nfs-utils |
| Web节点服务器1 | CentOS7 | 192.168.184.30 | rpcbind、nfs-utils、httpd |
| Web节点服务器2 | CentOS7 | 192.168.184.40 | rpcbind、nfs-utils、httpd |
| 客户端 | Windows10 | 12.0.0.12 |
8.2.2、.部署共享存储（NFS服务器：192.168.80.13）
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum install nfs-utils rpcbind -y
systemctl start nfs.service
systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
mkdir /opt/kgc /opt/benet
chmod 777 /opt/kgc /opt/benet
vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/kgc 192.168.80.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.80.0/24(rw,sync)
--发布共享---
exportfs -rv
8.2.3、配置节点服务器（192.168.162.60、192.168.162.40）
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum install httpd -y
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service
yum -y install nfs-utils rpcbind
showmount -e 192.168.162.30
systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind
Web-1（192.168.162.40）
mount.nfs 192.168.162.30:/opt/lic /var/www/html
echo ‘this is kgc web!’ > /var/www/html/index.html
Web-2（192.168.162.60）
重复Web1命令
mount.nfs 192.168.184.30:/opt/benet /var/www/html
echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html
8.2.4、配置负载调度器
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
（1）配置SNAT转发规则
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
或
echo '1' > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
sysctl -p
iptables -t nat -F
iptables -F
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.162.0/24 -o ens37 -j SNAT --to-source 12.0.0.1
（2）加载LVS内核模块
modprobe ip_vs #加载 ip_vs模块
cat /proc/net/ip_vs #查看 ip_vs版本信息
（3）安装ipvsadm 管理工具
yum -y install ipvsadm
启动服务前须保存负载分配策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或
ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service
（4）配置负载分配策略（NAT模式只要在服务器上配置，节点服务器不需要特殊配置）
ipvsadm -C #清除原有策略
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.184.30:80 -m
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.184.40:80 -m
ipvsadm #启用策略
ipvsadm -ln #查看节点状态，Masq代表 NAT模式
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm #保存策略
ens36网卡
部署完成