4.LVS负载均衡集群

文章目录

  • LVS负载均衡集群
    • 集群介绍
    • 集群类型
    • LVS工作模式
    • LVS虚拟服务器介绍
    • LVS的NAT模式部署
        • 设置NFS服务器
        • 设置节点服务器
        • 配置负载调度器

LVS负载均衡集群

集群介绍

  • 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
    • 多台服务器干一样的事叫集群,多台服务器各司其职叫分布式
  • 解决方法

    • 使用价格昂贵的小型机、大型机(纵向扩展)
    • 使用多台相对廉价的普通服务器构建服务群集(横向扩展)
    • 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)

集群类型

  • 根据群集所针对的目标差异,可分为三种类型

    • 负载均群集
    • 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
    • 应用代表:软件类:LVS、Nginx、HAproxy 硬件:F5、绿盟
  • 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
    • 2-5个9之间
    • 代表:Keepalived、heartbeat
    • 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。

4.LVS负载均衡集群_第1张图片

  1. 客户端通过VIP地址,将访问请求发送到负载均衡器
  2. 调度器会根据调度算法找到适合的节点服务器,并将请求通过RIP转发到对应的节点服务器
  3. NAS或文件服务器一般也会与节点服务器在同一个局域网内,并会通过NFS服务将共享目录里的文件数据同步给各个节点服务器

LVS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
  • 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

4.LVS负载均衡集群_第2张图片

  • 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

4.LVS负载均衡集群_第3张图片

  • 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

4.LVS负载均衡集群_第4张图片

LVS虚拟服务器介绍

  • Linux Virtual Server
    • 针对Linux内核开发的负载均衡解决方案
    • 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
modprobe ip_vs     ##调用LVS
cat /proc/net/ip_vs

cd /net/
  • 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
  • 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(destination hashing)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(source hashing)以源地址为关键字查找一个静态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作为下一个分配的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):将来自同一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。

LVS的NAT模式部署

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: 1c、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
一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(默认关闭连接保持)
—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”-l”选项组合使用。
		ipvsadm -ln

4.LVS负载均衡集群_第5张图片

设置NFS服务器

设置NFS服务器

## 设置NFS服务器
IP为192.168.242.69

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0


yum -y install nfs-utils rpcbind

mkdir /opt/ggl 
mkdir /opt/abc
chmod 777 /opt/ggl 
chmod 777 /opt/abc
echo '

this is first web

' > /opt/ggl/index.html echo '

this is second web

' > /opt/abc/index.html vim /etc/exports /opt/ggl 192.168.242.0/24(rw,sync) /opt/abc 192.168.242.0/24(rw,sync) systemctl start rpcbind systemctl start nfs systemctl enable rpcbind systemctl enable nfs showmount -e ##发布分享 exportfs -rv

设置节点服务器

设置节点服务器

##设置节点服务器
节点1:192.168.242.67
节点2:192.168.242.68

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0


vim /etc/yum.repos.d/nginx.repo
  
[nginx-stable]
name=nginx stable repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
enabled=1

yum install -y nginx

showmount -e 192.168.242.69

设置节点服务器一

IP地址:192.168.242.67
修改网关:192.168.242.66

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens32

IPADDR=192.168.242.67
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.242.66

systemctl restart network

##yum安装的nginx服务的主目录在   /usr/share/nginx/html/
mount 192.168.242.69:/opt/ggl /usr/share/nginx/html/

cd /etc/nginx/
vim nginx.conf

keepalive_timeout 0;

systemctl restart nginx

设置节点服务二

IP地址:192.168.242.68
修改网关:192.168.242.66

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens32

IPADDR=192.168.242.68
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.242.66

systemctl restart network

mount 192.168.242.69:/opt/abc /usr/share/nginx/html/

cd /etc/nginx/
vim nginx.conf

keepalive_timeout 0;

systemctl restart nginx

配置负载调度器

配置负载调度器

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0



##设置两个网卡

ens32:192.168.242.66
ens33:12.0.0.30


vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens32

IPADDR=192.168.242.66
NETMASK=255.255.255.0


vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

IPADDR=12.0.0.30
NETMASK=255.255.255.0

systemctl restart network

配置SNAT转发规则

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward=1

sysctl -p

iptables -t nat -F && iptables -F
iptables -nL

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.242.0/24 -o ens33 -j SNAT --to 12.0.0.30


iptables -t filter -A FORWARD -p tcp --dport 80 -j ACCEPT

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

cd /usr/lib/modules/3.10.0-1160.el7.x86_64/kernel/net/netfilter/ipvs/
##ip_vs的模块的位置,在内核文件中

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

systemctl start ipvsadm

ipvsadm -C           ##清空所有规则
ipvsadm -A -t 12.0.0.30:80 -s rr                ##添加虚拟服务器

##添加节点服务器
ipvsadm -a -t 12.0.0.30:80 -r 192.168.242.67:80 -m -w 1
ipvsadm -a -t 12.0.0.30:80 -r 192.168.242.68:80 -m -w 1

##激活策略
ipvsadm

你可能感兴趣的:(7.负载均衡,负载均衡,lvs,服务器)