lvs管理系统 lvs使用

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数据科学家 2024-04-02 12:33:34

文章标签 lvs管理系统 lvs 云计算服务器 IPV6 文章分类 运维

文章目录

群集技术概述
群集的类型

负载均衡群集
高可用群集
高性能运算群集

负载均衡的分层结构

第一层：负载调度器
第二层：服务器池
第三层：共享存储

负载均衡的工作模式

地址转换（Network Address Translation）
IP隧道（lP Tunnel）
直接路由（Direct Routing）
区别

LVS 的负载调度算法

轮询(Round Robin)
加权轮询(Weighted Round Robiin)
最少连接(Least Connections)
加权最少连接(Weighted Least Connections)

使用ipvsadm工具

一：创建虚拟服务器
二：添加、删除服务器节点
三：查看群集及节点状态
四：保存负载分配策略

部署步骤
LVS-NAT部署实战

群集技术概述

根据企业实际环境的不同。群集所提供的功能也各不相同，采用的技术细节也可能各有千秋。然而从整体上来看，需要先了解一些关于群集的共同特征，这样才能在构建和维护群集的工作上做到心中有数，避免操作上的盲目性。

群集的类型

负载均衡群集

以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。

高可用群集

以提高应用系统的可靠性、尽可能的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。

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。高性能运算群集的高性能依赖于“分布式运算”和“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。

负载均衡的分层结构

在典型的负载均衡群集中，包括三个层次的组件。前端至少有一个负载调度器负责响应并分发来自客户机的服务请求；后端有大量真实服务器构成服务器池，提供实际的应用服务，整个群集的伸缩性通过增加、删除服务器节点来完成，而这些过程对客户是透明的；为了保持服务的一致性，所有节点使用共享存储设备。

第一层：负载调度器

这是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。通常会配主、备两台调度器实现热备份，当主调度器失效以后平滑换至备用调度器，确保高可用性。

第二层：服务器池

群集所提供的应用服务（如 HTTP、FTP）由服务器池承担，其中的每个节点具有独立的 RIP 地址（真实地址），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

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。在 Linux/UNIX 环境中，共享存储可以使用 NSA 设备，或者提供 NFS 共享服务的专用服务器。

负载均衡的工作模式

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。**

IP隧道（lP 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；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。

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。

区别

相同点

都是各Web节点直接响应客户机

不同点

TUN 有公网独立的节点，DR 没有
TUN 各 Web 节点和调度器 IP 隧道通讯；DR 各 Web 节点和调度器 IP 局域网通讯
TUN Web 节点直接响应；DR Web节点需要通过路由器响应

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 Robiin)

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。如果所有的服务器节点性能相近，采用这种方式可以更好地均衡负载。

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。

使用ipvsadm工具

ipvsadm 是在负载调度器上使用的 LVS 群集管理工具，通过调用 ip_vs 模块来添加、删除服务器节点，以及查看群集的运行状态。

一：创建虚拟服务器

二：添加、删除服务器节点

三：查看群集及节点状态

四：保存负载分配策略

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
（1）建立测试网站
（2）挂载NFS共享存储
（3）建立测试网页
5.保存规则并测试

LVS-NAT部署实战

LVS调度器作为Web服务器池的网关，LVS两块网卡分，别连接内外网，使用轮询 (rr) 调度算法

调度服务器一台（lvs）
IP地址：192.168.100.10（内网）
192.168.200.10（外网）
Web服务器两台（web1）（web2）
IP地址：192.168.100.20
192.168.100.30
NFS共享服务器（nfs）
IP地址：192.168.100.40
客户端一台（client）
IP地址：192.168.200.20（外网）

LVS 地址分配

[root@lvs ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.100.10
NETMASK=255.255.255.0
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33
UUID=b9e1f30b-7cae-426f-870e-e4fa2116b522
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
[root@lvs ~]# systemctl restart network
[root@lvs ~]# ifconfig 
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.100.10  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255

web1地址分配

[root@web1 ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.100.20
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.100.10
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33
UUID=629fa753-37b3-4bd3-ae06-3aad44c6f838
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
[root@web1 ~]# systemctl restart network
[root@web1 ~]# ifconfig 
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.100.20  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255

web2地址分配

[root@web2 ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.100.30
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.100.10
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33
UUID=c4c73c21-7e33-4c8b-a2e9-9dce2284a7f8
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
[root@web2 ~]# systemctl restart network
[root@web2 ~]# ifconfig 
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.100.30  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255

nfs地址分配

[root@nfs ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.100.40
NETMASK=255.255.255.0
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33
UUID=4faeb257-5b0e-43dc-b847-bc4d2b052153
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
[root@nfs ~]# systemctl restart network
[root@nfs ~]# ifconfig 
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.100.40  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255

web1和web2ping通

[root@web1 ~]# ping 192.168.100.10
64 bytes from 192.168.100.10: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.584 ms
64 bytes from 192.168.100.10: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.382 ms
64 bytes from 192.168.100.10: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.291 ms
[root@web1 ~]# ping 192.168.100.40
64 bytes from 192.168.100.40: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.532 ms
64 bytes from 192.168.100.40: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.420 ms
64 bytes from 192.168.100.40: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.262 ms

[root@web2 ~]# ping 192.168.100.10
64 bytes from 192.168.100.10: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.891 ms
64 bytes from 192.168.100.10: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.376 ms
64 bytes from 192.168.100.10: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.345 ms
[root@web2 ~]# ping 192.168.100.40
64 bytes from 192.168.100.40: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.981 ms
64 bytes from 192.168.100.40: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.517 ms
64 bytes from 192.168.100.40: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.190 ms

LVS再配置一个地址

[root@lvs ~]# cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens36
[root@lvs ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens36
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.200.10
NETMASK=255.255.255.0
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens36
DEVICE=ens36
ONBOOT=yes
[root@lvs ~]# systemctl restart network
[root@lvs ~]# ifconfig 
ens36: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.200.10  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.200.255

client分配地址

[root@client ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
YPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.200.20
NETMASK=255.255.255.0
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33
UUID=1f3a2480-f994-4dea-bbff-85c97cb7f168
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
[root@client ~]# systemctl restart network
f[root@client ~]# ifconfig 
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.200.20  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.200.255
root@client ~]# ping 192.168.200.10
64 bytes from 192.168.200.10: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.413 ms
64 bytes from 192.168.200.10: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.340 ms
64 bytes from 192.168.200.10: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.446 ms

lvs开启路由功能

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

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@lvs ~]# modprobe ip_vs
[root@lvs ~]# cat /proc/net/ip_vs
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

ipvsadm 是在负载调度器上使用的 LVS 群集管理工具，通过调用 ip_vs 模块来添加、删除服务器节点，以及查看群集的运行状态

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

编写脚本添加服务器节点

[root@lvs ~]# vi nat.sh        #写完之后不要运行
#!/bin/bash
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.200.10:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.200.10:80 -r 192.168.100.20:80 -m
ipvsadm -a -t 192.168.200.10:80 -r 192.168.100.30:80 -m
ipvsadm -Ln

安装 Apache服务

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

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

nfs安装软件

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

nfs创建测试网页

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

[root@nfs ~]# vi /etc/exports
/opt/web1 192.168.100.20 (ro)
/opt/web2 192.168.100.30 (ro)
[root@nfs ~]# systemctl restart nfs
[root@nfs ~]# systemctl restart rpcbind

查看服务器共享情况

[root@web1 ~]# showmount -e 192.168.100.40
Export list for 192.168.100.40:
/opt/web2 (everyone)
/opt/web1 (everyone)

[root@web2 ~]# showmount -e 192.168.100.40
Export list for 192.168.100.40:
/opt/web2 (everyone)
/opt/web1 (everyone)

[root@nfs ~]# showmount -e
Export list for nfs:
/opt/web2 (everyone)
/opt/web1 (everyone)

挂载并重启服务

[root@web1 ~]# mkdir /www
[root@web1 ~]# mount 192.168.100.40:/opt/web1 /var/www/html/
[root@web1 ~]# df -Th
192.168.100.40:/opt/web1 nfs4       51G  4.5G   47G    9% /var/www/html
[root@web1 ~]# systemctl start httpd

[root@web2 ~]#  mount 192.168.100.40:/opt/web2 /var/www/html/
[root@web2 ~]# df -Th
192.168.100.40:/opt/web2 nfs4       51G  4.5G   47G    9% /var/www/html
[root@web2 ~]# systemctl start httpd

服务器上调度器访问

lvs服务器上测试

lvs管理系统 lvs使用_lvs管理系统

lvs管理系统 lvs使用_lvs管理系统_02

执行 lvs 上 nat.sh脚本

[root@lvs ~]# sh nat.sh 
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.200.10:80 rr
  -> 192.168.100.20:80            Masq    1      0          0         
  -> 192.168.100.30:80            Masq    1      0          0

lvs管理系统 lvs使用_服务器_03

lvs管理系统 lvs使用_lvs管理系统_04

查看连接情况

[root@lvs ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.200.10:80 rr
  -> 192.168.100.20:80            Masq    1      1          4         
  -> 192.168.100.30:80            Masq    1      1          4

查看真实连接调度

[root@lvs ~]# ipvsadm -Lnc
IPVS connection entries
pro expire state       source             virtual            destination
TCP 00:04  TIME_WAIT   192.168.200.1:51181 192.168.200.10:80  192.168.100.20:80
TCP 01:25  TIME_WAIT   192.168.200.1:51199 192.168.200.10:80  192.168.100.30:80

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