LVS负载均衡群集-NAT
文章目录
- 一、负载均衡群集的原理
- 1.1 企业群集应用概述
- 1.1.1 群集的含义
- 1.1.2 问题
- 1.1.3 解决方法
- 1.2 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
- 1.2.1 负载均衡集群（Load Balance Cluster)
- 1.2.2 高可用群集（High Availability Cluster）
- 1.2.3 高性能运算群集（High Performance Computer Cluster）
- 1.3 负载均衡群集架构
- 1.3.1 负载均衡的结构
- 1.3.2 负载均衡群集工作模式分析
- NAT模式
- TUN模式
- DR模式
- 二、LVS-NAT的部署
- 2.1 关于LVS虚拟服务器
- LVS的负载调度算法
- 2.2 使用ipvsadm工具
- LVS群集创建与管理
- 2.3 NFS共享存储服务
- Network File System,网络文件系统
- 使用NFS发布共享资源
- 在客户机中访问NFS共享资源
- 三、LVS-NAT部署实战
- 3.1 案例环境
- 3.2 实验目的
- 3.3 实验步骤
- 配置NFS服务器
- 配置web服务器1
- 配置web服务器2
- 配置LVS调度器
- 实现负载均衡功能
- 客户端测试
一、负载均衡群集的原理
1.1 企业群集应用概述
1.1.1 群集的含义
- Cluster，群集，集群
- 由多台主机构成，但对外只表现为一个整体
1.1.2 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，单台服务器力不从心
1.1.3 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
1.2 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
- 高性能群集
1.2.1 负载均衡集群（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-----（阿里巴巴叫SLB）
- LB的负载分配依赖于主节点的分流算法（调度算法）
1.2.2 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
1.2.3 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
1.3 负载均衡群集架构
1.3.1 负载均衡的结构
- 第一层，负载调度器（Load Balancer 或Director） ----前台
- 第二层，服务器池（Server Pool） ----后端
- 第三层，共享存储（Share Storage） -----仓库
1.3.2 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（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
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
二、LVS-NAT的部署
2.1 关于LVS虚拟服务器
- Linux Virtual Server
- 针对Linux内核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.org/
//确认内核对LVS的支持//
[root@localhost ~]# modprobe ip_vs
//查看//
[root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs
- 在负载均衡器上要装：
yum install ipvsadm -y
LVS的负载调度算法
【1】轮询(Round Robin)
- 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(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
2.2 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
2.3 NFS共享存储服务
Network File System,网络文件系统
- 依赖于RPC(远程过程调用)
- 需安装nfs-utils、rpcbind软件包
- 系统服务:nfs、rpcbind
- 共享配置文件:/etc/exports
使用NFS发布共享资源
- 安装nfs-utils、rpcbind软件包
- 设置共享目录
- 启动NFS服务程序
- 查看本机发布的NFS共享目录
在客户机中访问NFS共享资源
- 安装rpcbind软件包,并启动rpcbind服务
- 手动挂载NFS共享目录
- fstab自动挂载设置
三、LVS-NAT部署实战
3.1 案例环境
【1】centos 7.6 ipvsadm LVS调度器 双网卡 两个仅主机
【3】centos 7.6 httpd web服务器
【5】centos 7.6 httpd web服务器
【6】centos 7.6 nfs-utils NFS服务器（自带rpcbind）
- 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
3.2 实验目的
- win10客户机访问12.0.0.1的网址，通过nat地址转换，轮询的访问到Apache1和Apache2主机
- 搭建出nfs网络文件存储服务
3.3 实验步骤
配置NFS服务器
【6】centos 7.6 nfs服务器
[root@localhost ~]# yum install nfs-utils -y
###设置为仅主机模式
[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
IPADDR=13.0.0.66
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=13.0.0.1
[root@localhost ~]# systemctl restart network
[root@localhost ~]# cd /opt
[root@localhost opt]# mkdir aaa bbb
[root@localhost opt]# chmod 777 aaa/ bbb/
####编辑配置文件 写站点
[root@localhost opt]# vim /etc/exports
/opt/aaa 13.0.0.0/24(rw,sync)
/opt/bbb 13.0.0.0/24(rw,sync)
[root@localhost opt]# systemctl start rpcbind
[root@localhost opt]# systemctl start nfs
####发布共享
[root@localhost opt]# exportfs -rv
[root@localhost opt]# iptables -F
[root@localhost opt]# setenforce 0
配置web服务器1
【3】centos 7.6
[root@localhost ~]# yum install httpd -y
###设置为仅主机模式
[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
IPADDR=13.0.0.33
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=13.0.0.1
[root@localhost ~]# service network restart
[root@localhost ~]# iptables -F
[root@localhost ~]# setenforce 0
客户端查看、挂载
[root@localhost ~]# showmount -e 13.0.0.66
Export list for 13.0.0.66:
/opt/bbb 13.0.0.0/24
/opt/aaa 13.0.0.0/24
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab ###/var/www/html是apache站点
13.0.0.66:/opt/aaa /var/www/html nfs defaults 0 0
[root@localhost ~]# mount -a
[root@localhost ~]# df -Th
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root xfs 50G 13G 38G 25% /
......
13.0.0.66:/opt/aaa nfs4 50G 12G 39G 24% /var/www/html
[root@localhost ~]# cd /var/www/html/
[root@localhost html]# vim index.html
this is aaa web
[root@localhost html]# systemctl start httpd
配置web服务器2
【5】centos 7.6
[root@localhost ~]# yum install httpd -y
###设置为仅主机模式
[root@localhost ~]# systemctl restart network
IPADDR=13.0.0.55
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=13.0.0.1
[root@localhost ~]# systemctl restart network
[root@localhost ~]# iptables -F
[root@localhost ~]# setenforce 0
客户端查看、挂载
[root@localhost ~]# showmount -e 13.0.0.66
Export list for 13.0.0.66:
/opt/bbb 13.0.0.0/24
/opt/aaa 13.0.0.0/24
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab
13.0.0.66:/opt/bbb /var/www/html nfs defaults 0 0
[root@localhost ~]# mount -a
[root@localhost ~]# df -Th
文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点
/dev/mapper/centos-root xfs 50G 12G 39G 24% /
......
13.0.0.66:/opt/bbb nfs4 50G 12G 39G 24% /var/www/html
[root@localhost ~]# cd /var/www/html
[root@localhost html]# vim index.html
this is bbb web
[root@localhost html]# systemctl start httpd
配置LVS调度器
[root@localhost ~]# yum install ipvsadm -y
####虚拟机设置里，添加一个网络适配器，并将两个网卡都设置为仅主机模式
###在本机配置
[root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@localhost network-scripts]# cp -p ifcfg-ens33 ifcfg-ens36
####es33设置为外网口：12.0.0.1
IPADDR=12.0.0.1
NETMASK=255.255.255.0
####ens36设置为内网口作为网关：13.0.0.1，信息改为36，删掉UUID
IPADDR=13.0.0.1
NETMASK=255.255.255.0
[root@localhost network-scripts]# service network restart
[root@localhost network-scripts]# ifconfig
先用nfs服务器查看两个网站：
###生产环境中，两个网站应该内容都是一样的，这里是做实验验证负载均衡，不然不知道到底访问的是哪个一个节点
实现负载均衡功能
- NAT、只要在的服务器上配置，业务服务器不需要特殊配置
【1】centos 7.6
[root@localhost ~]# vim nat.sh
#!/bin/bash
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward ###开启路由转发功能
ipvsadm -C ###清除内核虚拟服务表中所有缓存记录
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr ###-t：tcp，入口地址，-s启用调度算法为rr轮询
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 13.0.0.33:80 -m ###访问12.0.0.1，自动转给13.0.0.33，-m：NAT
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 13.0.0.55:80 -m
Ipvsadm ###启用LVS功能实现调度
[root@localhost ~]# chmod +x nat.sh
[root@localhost ~]# ./nat.sh
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP localhost.localdomain:http rr
-> 13.0.0.33:http Masq 1 0 0
-> 13.0.0.55:http Masq 1 0 0
客户端测试
搜索12.0.0.1 外网地址
刷新一下：
再刷新都是bbb，解决方法：
网络设置里修改IP地址，再刷新就好了，再不行就清理一下浏览器缓存