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

在互联网应用中，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，单台服务器力不从心

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

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

1、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，负载L B )的整体性能

  • LB的负载分配依赖于主节点的分流算法

2、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

3、高性能运算群集

  • 以提高应用系统的CPU运算速度,扩展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”，"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

负载均衡群集工作模式分析

负载均衡群集是目前企业用的最多的群集类型

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


1、NAT模式

地址转换：

  • 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一一个物理网络，安全性要优于其他两种方式

LVS负载均衡群集_第1张图片

2、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

3、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

负载均衡群集结构

负载均衡的结构：

  • 第一层，负载调度器

  • 第二层，服务器池

  • 第三层，共享服务


LVS负载均衡群集_第2张图片

关于LVS虚拟服务器

确认内核对LVS的支持：

modprobe ip_vs

cat /proc/net/ip_vs

LVS的负载调度算法

1、轮询：

  • 将受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)， 均等的对待每一台服务器，而不管服务器实际的连接数和系统负载

2、加权轮询：

  • 根据真实服务器的处理能力轮流分配收到的访问请求，调度器可以自动查询各节点的负载情况，并动态调整其权重

  • 保证处理能力强的服务器承担更多的访问流量

3、最少连接：

  • 根据真实服务器已建立的连接数进行分配,将收到的请求优先分配给连接数最少的节点

4、加权最少连接：

  • 在服务器节点的性能差异较大的情况下，可以为真实服务器自动调整权重

  • 权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载

使用ipvsadm工具

LVS群集创建与管理

  • 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

LVS-DR中的ARP问题

在LVS-DR负载均衡集群中，负载均衡器与节点服务器都要配置相同的VIP地址

在局域网中具有相同的IP地址，势必会造成各服务器ARP通信的紊乱

  • 当一个ARP广播发送到LVS-DR群集时，因为负载均衡器和节点服务器都是连接到相同的网络上的,他们都会接受到ARP广播

  • 此时只有前端的负载均衡器进行响应，其他节点服务器不应该响应ARP广播

对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求

  • 使用虚接口10:0承载VIP地址设置内核参数arp_ignore=1:系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求

路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项

原有的VIP对应的Director的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址

keepalived实现原理

  • keepalived采用vrrp热备份协议，实现Linux服务器的多机热备功能

  • vrrp，虚拟路由冗余协议，是针对路由器的一种备份解决方案

keepalivd案列讲解

  • keepalived可实现多机热备，每个热备组有多台服务器，最常用的就是双机热备

  • 双机热备的故障切换是由虚拟IP地址的漂移来实现，适用于各种应用服务器