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(域名或IP地址)，相当于一台大型计算机。

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 使用多台相对廉价的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---LVS (Linux Virtual Server, Linux虚拟服务器)

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 ●高性能运算群集

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，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。例如，“DNS轮询”" 反向代理”等.

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，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

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

●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

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) 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RIP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。

负载均衡群集工作模式分析

■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3种工作模式 ●地址转换 NAT ●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

==NAT模式的弊端==

==NAT模式的调度器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，调度器将会成为找个集群的瓶颈==。

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 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

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IP隧道

关于LVS虚拟服务器

■Linux Virtual Server ●针对Linux内核开发的负载均衡解决方案 ●1998年5月，由我国的章文嵩博士创建 ●官方网站: http://www.linuxvirtualserver.orgl ●LVS实际上相当于基于IP地址的虚拟化应用，为基于IP 地址和内容请求分发的负载均衡提出了一种高效的解决方 法

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。

[root@localhost ~]# modprobe ip_ VS
[root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_ VS
确认内核对LVS的支持
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

1.ip_vs默认情况下是没有打开的，我们要用modprobe命令来打开.PNG==ip_vs默认情况下是没有打开的，我们要用modprobe命令来打开==

2.ip_vs的路径.PNG==ip_vs的路径==

LVS的负载调度算法

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

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

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

加权最少连接(Weighted 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

源地址哈希值（source hash）

LVS调度器常见算法(均衡策略)

LVS调度器用的调度方法基本分为两类:

固定调度算法: rr， wrr，dh，sh

rr:轮询算法，将请求依次分配给不同的rs节点，即RS节点中均摊分配。适合于RS所有节点处理性能接近的情况。 wrr:加权轮训调度，依据不同RS的权值分配任务。权值较高的RS将优先获得任务，并且分配到的连接数将比权值低的RS更多。相同权值的RS得到相同数目的连接数。 dh:目的地址哈希调度(destinationhashing)以目的地址为关键字查找一个静态hash表来获得所需RS。 sh:源地址哈希调度(sourcehashing)以源地址为关键字查找---个静态hash表来获得需要的RS。

动态调度算法: wlc， lc， lblc

wlc:加权最小连接数调度，假设各台RS的权值依次为Wi，当前tcp连接数依次为Ti，依次去Ti/Wi为最小的RS作为下--个分配的RS。 lc: 最小连接数调度(least-connection) ，IPVS表存储了所有活动的连接。LB会比较将连接请求发送到当前连接最少的RS。 lblc:基于地址的最小连接数调度( locality-based least-connection):将来自同--个目的地址的请求分配给同一台RS，此时这台服务器是尚未满负荷的。否则就将这个请求分配给连接数最小的RS，并以它作为下一次分配的首先考虑。

使用ipvsadm工具

LVS群集创建与管理

LVS-NAT部署案例

部署步骤 1.加载ip_ vs模块， 安装ipvsadm工具 2.开启路由准发 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

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 -l: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“-1”选项组合使用。ipvsadm -ln

NAT模式LVS负载均衡群集部署实验

NAT模式LVS负载均衡群集部署
负载调度器:内网关ens33: 192.168.80.10， 外网关ens36: 12.0.0.1
Web节点服务器1: 192. 168.80.100
Web节点服务器2:
192.168.80.101
NFS服务器: 192.168.80.13 
客户端: 12.0.0.12
1.部署共享存储(NES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 rpcbind. service
systemctl start nfs. service

systemctl enable nfs. service
systemctl enable rpcbind. service

mkdir /opt/kgc /opt/benet
chmod 777 /opt/kgc /opt/benet
echo 'this is kgc web!' > /opt/kgc/ index . html

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

3.安装并且启动这两个服务.PNG==安装并且启动这两个服务==

4.在data目录下面创建两个目录，并且写入相关内容到各自两个目录下面的文件.PNG==在data目录下面创建两个目录，并且写入相关内容到各自两个目录下面的文件==

5.设置相关的共享策略.PNG==设置相关的共享策略==

6.然后进行发布共享.PNG==然后进行发布共享==

7.从另外一台主机上面可以查到共享.PNG==从另外一台主机上面可以查到共享==

2.配置节点服务器(192.168.80.100、 192.168.80.101 )
systemctl stop firewalld. service
systemctl disable fi rewalld. service
setenforce 0

yum install httpd -y
systemctl start httpd. service
systemctl enable httpd. service

yum install nfs-utils rpcbind -y
showmount -e 192. 168.80.13

systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind

--192.168.80.100---
mount.nfs 192. 168.80.13: /opt/kgc /var/www/html

vim /etc/ fstab 
192.168.80.13:/opt/kgc  /var/www/html   nfs    defaults,_ netdev 0    0

-- 192.168.80.101---
mount.nfs 192. 168.80.13: /opt/benet /var/ www/html
echo 'this is benet web! ' > /var/www/html / index. html
vim /etc/ fstab

192.168.80.13: /opt /benet
/var/www/html
nfs
defaults, netdev
00

8.安装httpd服务.PNG==安装httpd服务==

9.启动httpd服务.PNG==启动httpd服务==

10.挂载相应的ip到相应的目录下面.PNG==挂载相应的ip到相应的目录下面==

11.挂载相应的ip到相应的目录下面2.PNG==挂载相应的ip到相应的目录下面2.==

12.进行访问测试.PNG==进行访问测试.==

13，另外一个也能正常访问.PNG==另外一个也能正常访问==

3.配置负载调度器(内网关ens33: 192.168.80.10， 外网关ens36: 12.0.0.1 )
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 192.168.80.0/24 -o ens36 -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

for i in $(ls /usr/lib/modules/$ (uname -r) /kernel/net/netfilter/ipvsIgrep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F
filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i ; done

(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
或者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 192.168.80.11:80 -m [-w 1]
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.12:80 -m [-w 1]
ipvsadm         #启用策略
ipvsadm -1n         #查看节点状态，Masq代表NAT模式
ipvsadm-save > /etc/ sysconfig/ ipvsadm       #保存策略

ipvsadm -d -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.11:80    #删除群集中某一节点服务器
ipvsadm -D -t 12.0.0.1:80            #删除整个虚拟服务器
systemctl stop ipvsadm             #停止服务(清除策略)
systemctl start ipvsadm                #启动服务( 重建规则)、
ipvsadm-restore < /etc/ sysconfig/ ipvsadm       #恢复LVS策略

14.新配一张虚拟网卡.PNG==新配一张虚拟网卡==

15.修改内核配置文件.PNG==修改内核配置文件==

16.清空iptables规则.PNG==清空iptables规则==

17.新加一条规则进去，然后查看是否添加成功.PNG==新加一条规则进去，然后查看是否添加成功==

18.打开ip_vs服务.PNG==打开ip_vs服务==

19.安装ipvsadm管理工具.PNG==安装ipvsadm管理工具==

20.重定向输出到该文件里面，就可以正常启动了，不然启动会报错.PNG==.重定向输出到该文件里面，就可以正常启动了，不然启动会报错==

21.配置负载分配策略.PNG==配置负载分配策略==

22.保存一下分配的策略.PNG==保存一下分配的策略==

23.把另外两个主机的网关给改成相同的，并且注释dns.PNG==把另外两个主机的网关给改成相同的，并且注释dns==

24.把另外两个主机的网关给改成相同的，并且注释dns.PNG==把另外两个主机的网关给改成相同的，并且注释dns==

25.可以正常获取到.PNG==可以正常获取到==

26.过一会等连接保持时间到了之后就可以获取到另一个页面.PNG==过一会等连接保持时间到了之后就可以获取到另一个页面==

LVS的总结

LVS 3种模式NAT DR IP-TUNNEL NAT模式会把调度器当做客户端访问的入口，也把调度器当做服务器回应客户端的访问出口，调度器将会成为整个负载均衡群集的瓶颈 DR IP-TUNNEL 会把调度器当做客户端访问的入口，调度器会把请求转发给节点服务器，节点服务器回应是直接发送给客户端而不经过调度器

LVS的转发是属于4层转发。就是说是基于IP+端口的转发，而且负载均衡性能是最好的

LVS调度算法(策略) : rr轮询wrr加权轮询 lc最少连接 wlc加权 最少连接sh源地址哈 希dh 目的地址哈希| lblc 要支持LVS的使用得加载ip_ vs模块 。 modprobe ip_ vs ipvs所有模块在/usr/lib/modules/3.10.0-693.e17.x86_ 64/kernel/net/netfilter/ipvs/ 目录中 可以用ls I grep -o " ^ [ ^. ] * " 去匹配模块名