Cluster d'équilibrage de charge Theory-LVS

1. Présentation des applications de cluster d'entreprise

1.1 La signification du cluster

• Cluster, cluster, cluster
• Se compose de plusieurs hôtes, mais n'apparaît qu'en externe comme un tout

1.2 Le problème

• Dans l'application de l'Internet des objets, le site ayant des exigences de plus en plus élevées en termes de performances matérielles, de vitesse de réponse, de stabilité du service et de fiabilité des données, un seul serveur ne peut pas le faire

1.3 Solution

• Utilisez des mini-ordinateurs et des mainframes coûteux
• Utilisez des serveurs ordinaires pour créer des clusters de services

Deux, classification des clusters d'entreprise

2.1 Selon la différence cible du cluster, la fonction peut être divisée en trois types

• Cluster d'équilibrage de charge
  ◆ Effectuer une vérification de l'état, gérer la planification
• Clusters à haute disponibilité
  ◆ Deux serveurs d'équilibrage de charge atteignent une haute disponibilité. Même si un serveur d'équilibrage de charge est en panne, il est toujours disponible et fiable; les deux serveurs peuvent ne pas être géographiquement situés ensemble, et l'un peut être situé à Pékin et l'autre À Nanjing
• Cluster de calcul hautes performances
  ◆ Une grande demande de service arrive, un traitement unique de 30 minutes, est attribué aux nœuds suivants, ce qui réduit le temps

2.2 Cluster d'équilibrage de charge

• Améliorez la réactivité du système d'application, gérez autant que possible plus de demandes d'accès, réduisez la latence comme objectif et obtenez des performances globales élevées et à forte charge (LB)
• La distribution de charge de LB dépend de l'algorithme de distribution du nœud maître (l'algorithme de distribution est l'algorithme d'ordonnancement)

2.3 Cluster haute disponibilité

• L'objectif est d'améliorer la fiabilité du système d'application, de réduire au maximum le temps d'interruption et d'assurer la continuité des services pour obtenir l'effet de tolérance aux pannes de la haute disponibilité (HA)
  ◆ HA signifie une haute disponibilité et les clusters peuvent prendre en charge la haute disponibilité
• Le mode de fonctionnement de HA comprend les modes duplex et maître-esclave.
  ◆ Duplex signifie que les deux serveurs sont en état de fonctionnement. Le mécanisme de cluster décentralisé appartient au niveau de niveau et les informations reçues peuvent être traitées; exemples de mécanisme décentralisé: Par exemple, redis
  ◆ Le maître-esclave est un cluster centralisé, l'un est le maître et les autres sont tous des serveurs esclaves pour la sauvegarde

2.4 Cluster d'ordinateurs hautes performances

• Dans le but d'augmenter la vitesse de calcul du processeur du système d'application, d'étendre les ressources matérielles et les capacités d'analyse, d'obtenir des capacités de calcul haute performance (HPC) équivalentes aux supercalculateurs à grande échelle
• Les hautes performances du cluster de calcul haute performance reposent sur le "calcul distribué" et le "calcul parallèle". Le processeur, la mémoire et les autres ressources de plusieurs serveurs sont intégrés via du matériel et des logiciels dédiés pour atteindre des capacités de calcul que seuls les grands et les supercalculateurs ont
  ◆ Intégrer des serveurs ordinaires pour obtenir une puissance de calcul de haut niveau équivalente à celle des supercalculateurs
  ◆ Puissance de calcul: CPU, GPU, puces de la carte mère, bande passante et optimisation de la vitesse de fonctionnement de l'ordinateur sont tous pris en compte dans la puissance de calcul

Troisièmement, l'architecture de cluster d'équilibrage de charge

3.1 La structure de l'équilibrage de charge

• La première couche, le planificateur de charge (Load Balancer ou Director)
• La deuxième couche, le pool de serveurs (pool de serveurs)
• La troisième couche, le stockage partagé (partage de stockage)

Quatrièmement, analyse du mode de fonctionnement du cluster d'équilibrage de charge

• Le cluster d'équilibrage de charge est actuellement le type de cluster le plus couramment utilisé dans les entreprises
• La technologie de planification de charge de cluster dispose de trois modes de fonctionnement:
  Mode de traduction d'adresse-NAT
  ◆ Tunnel IP ◆ Mode de
  routage direct-DR

4.1 Traduction d'adresse de mode NAT

• Traduction d'adresse réseau, appelée mode NAT
• Semblable à la structure de réseau privé d'un pare-feu, le planificateur de charge sert de gestion réseau de tous les nœuds de serveur, c'est-à-dire d'entrée d'accès du client, ainsi que de sortie d'accès de chaque nœud en réponse au client
• Le nœud de serveur utilise une adresse IP privée et est situé sur le même réseau physique que le planificateur de charge, et la sécurité est meilleure que les deux autres méthodes

4.2 Tunnel mode TUN-IP

• Tunnel IP, mode TUN pour faire court
• Adoptant une structure de réseau ouverte, le planificateur de charge ne sert que de portail d'accès au client, et chaque nœud répond directement au client via sa propre connexion Internet, au lieu de passer par le planificateur de charge
• Les nœuds de serveur sont dispersés à différents endroits sur Internet, ont des adresses IP publiques indépendantes et communiquent avec le planificateur de charge via un tunnel IP dédié

Remarque:

• Tunnel IP dédié pour le cryptage-VPN, le cryptage du tunnel, le cryptage des données
• Le planificateur est le seul point d'entrée

4.3 Routage direct en mode DR

• Routage direct, appelé mode DR
• Il adopte une structure de réseau semi-ouverte, qui est similaire à la structure du modèle TUN, mais les nœuds ne sont pas dispersés partout, mais sont situés sur le même réseau physique que l'ordonnanceur
• Le planificateur de charge est connecté à chaque serveur de nœuds via le réseau local, sans qu'il soit nécessaire d'établir un tunnel IP dédié

Mode de fonctionnement	Caractéristiques
Traduction d'adresse de mode NAT (traduction d'adresse réseau)	Semblable à une structure de réseau privé semblable à un pare-feu, le planificateur de charge sert de gestion réseau de tous les nœuds de serveur, c'est-à-dire d'entrée d'accès du client, et le planificateur de charge est également la sortie d'accès de chaque nœud en réponse au client. Le nœud de serveur utilise une adresse IP privée et se trouve avec le planificateur de charge. Le même réseau physique est plus sécurisé que les deux autres méthodes
Tunnel mode TUN-IP (tunnel IP)	Avec une structure de réseau ouverte, le planificateur de chargement n'est utilisé que comme portail d'accès du client. Chaque nœud répond directement au client via sa propre connexion Internet, au lieu de passer par le planificateur de charge. Les nœuds de serveur sont dispersés à différents endroits sur Internet. Tous les nœuds Les deux ont des adresses IP publiques indépendantes, communiquent avec le planificateur de charge via un tunnel IP dédié
Mode DR - Routage direct	Il adopte une structure de réseau semi-ouverte, qui est similaire à la structure du modèle TUN, mais les nœuds ne sont pas dispersés partout, mais sont situés sur le même réseau physique que le planificateur. Le planificateur de charge est connecté à chaque serveur de nœud via le réseau local et n'a pas besoin d'être établi Tunnel IP dédié

Remarque:

• LVS ne peut filtrer que sur la base du protocole tcp / udp à quatre couches
• nginx est de 7 couches
• Le SLB d'Alibaba Cloud est basé sur le protocole à quatre et sept couches pour le filtrage

Cinq, à propos du serveur virtuel LVS

5.1 Serveur virtuel Linux

• Solution d'équilibrage de charge pour le noyau Linux
• Fondé par le Dr Zhang Wensong en Chine en mai 1998
• Site officiel: http://www.linuxvirtualserver.org/

5.2 Algorithme de planification de charge LVS

5.2.1 Tournoi à la ronde

• Les demandes d'accès reçues sont allouées à chaque nœud (serveur réel) du cluster à tour de rôle, et chaque serveur est traité de la même manière, quel que soit le nombre réel de connexions et la charge système du serveur

5.2.2 Round Robin pondéré

• En fonction de la capacité de traitement du serveur réel, les demandes d'accès reçues sont allouées à tour de rôle. L'ordonnanceur peut interroger automatiquement l'état de charge de chaque nœud et ajuster dynamiquement son poids
• Assurez-vous que les serveurs dotés de puissantes capacités de traitement supportent plus de trafic

Remarque:
Sondage pondéré: également appelé poids, le nombre de visites attribuées

5.2.3 Moindres connexions

• Attribuer en fonction du nombre de connexions établies par le serveur réel, et prioriser les demandes d'accès reçues au nœud avec le moins de connexions

5.2.4 Connexions les moins pondérées

• En cas de grandes différences dans les performances du nœud de serveur, le poids peut être automatiquement ajusté pour le serveur réel
• Les nœuds avec des poids plus élevés supporteront une plus grande proportion de charge de connexion active

Six: outil ipvsadm

6.1 Création et gestion de cluster LVS