44LVS负载均衡群集-NAT

LVS负载均衡群集

企业群集应用概述

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（域名与P地址），相当于一台大型计算机。

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，单台服务器已经无法满足负载均衡及高可用的要求。

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，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一LVS(Linux Virtual Server,Linux)虚拟服务器)

企业群集分类

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负载均衡群集(Load Balance Cluster)
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节点的分流算法。

高可用群集(High Availability Cluster)
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。

高性能运算群集(High Performance Computer Cluster)
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

负载均衡群集架构

负载均衡的结构

第一层，负载调度器(Load BalancerDirector)
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P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。
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RP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。
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。

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负载均衡群集工作模式

负载均衡群集是目前企业用得最多的群集类型
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。

NAT模式（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种方式。

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TUN模式（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Interneti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。

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DR模式（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P隧道。

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LVS虚拟服务器

Linux Virtual Server针对Liux内核的负载均衡解决方案
官方网站：http:lwww…linuxvirtualserver…org/

modprobe ip_vs	#确认内核对LVS的支持
cat /proc/net/ip_vs

LVS的负载调度算法

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
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.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
4.加权最少连接(Veighted 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

LVS群集创建与管理–ipvsadm

1、创建虚拟服务器
2、添加、删除服务器节点
3、查看群集及节点情况
4、保存负载分配策略

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
-I	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"-"选项组合使用。ipvsadm -ln

LVS-NAT的部署

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1、部署共享存储(NFS服务器：192.168.52.129)

yum install -y nfs-utils rpcbind
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
systemctl enable nfs.service
mkdir /opt/syw /opt/xjw
chmod 777 /opt/syw /opt/xjw
echo 'this is syw' > /opt/syw/index.html
echo 'this is xjw' > /opt/xjw/index.html
vim /etc/exports
#/usr/share *(ro,sync)	#格式
/opt/syw 192.168.52.0/24(rw,sync)
/opt/xjw 192.168.52.0/24(rw,sync)
#发布共享
exportfs -rv
showmount -e

2、配置节点服务器（后端服务器）

web1:192.168.52.130

yum install -y httpd
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service
yum install -y nfs-utils rpcbind
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
systemctl enable nfs.service
showmount -e 192.168.52.129
#临时挂载
mount.nfs 192.168.52.129:/opt/syw /var/www/html/
#修改网卡网关为LVS服务器
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
IPADDR=192.168.52.130
NETMASK=255.255.255.0
#DNS1=114.114.114.114   #注释DNS
GATEWAY=192.168.52.132	#网关指向调度服务器IP
systemctl restart network

web2:192.168.52.131

yum install -y httpd
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service
yum install -y nfs-utils rpcbind
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
systemctl enable nfs.service
showmount -e 192.168.52.129
mount.nfs 192.168.52.129:/opt/xjw /var/www/html/
#永久挂载
vim /etc/fstab	
192.168.52.129:/opt/xjw /var/www/html nfs defaults,netdev 0 0
mount -a
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
#DNS1=114.114.114.114   #注释DNS
GATEWAY=192.168.52.132	#网关指向调度服务器IP
systemctl restart network

配置负载调度器LVS(ens33:192.168.52.132ens35:10.0.0.1)

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens35
vim ifcfg-ens35
systemctl restart network
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1
sysctl -p	 #查看路由转发是否开启
或者：echo'1'>/proc/sys/net/ipv4/ip forward
安装iptables
yum install -y iptables*
配置SNAT转发规则
iptables -F
iptables -t nat -F	#清空nat策略
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.52.0/24 -o ens35 -j SNAT --to-source 10.0.0.1	 #添加策略将内网网段映射成外网网口地址
iptables -t nat -nL	#查看策略

加载LVS内核模块

安装ipvsadm管理工具
yum install -y ipvsadm
modprobe ip_vs	#手动加载ipvs模块
cat /proc/net/ip_vs	#查看ip_vs版本信息
#注意：启动服务前必须保存负载分配策略，否则将会报错
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或者ipvsadm --save /etc/sysconfig/ipvsadm
或者touch /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service

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
#指定IP地址 外网的入口   轮询
ipvsadm -A -t 10.0.0.1:80 -s rr
#先指定虚拟服务器再添加真实服务器地址，-r:真实服务器地址 -m指定nat模式
ipvsadm -a -t 10.0.0.1:80 -r 192.168.52.130:80 -m -w 1
ipvsadm -a -t 10.0.0.1:80 -r 192.168.52.131:80 -m -w 1
ipvsadm	#启动策略
ipvsadm -ln#查看节点状态，Masg代表NAT模式

10.0.0.1:80 -s rr
#先指定虚拟服务器再添加真实服务器地址，-r:真实服务器地址 -m指定nat模式
ipvsadm -a -t 10.0.0.1:80 -r 192.168.52.130:80 -m -w 1
ipvsadm -a -t 10.0.0.1:80 -r 192.168.52.131:80 -m -w 1
ipvsadm #启动策略
ipvsadm -ln#查看节点状态，Masg代表NAT模式