LVS负载均衡群集

目录

企业群集应用概述

群集的含义

企业群集分类

负载均衡群集

高可用群集

高性能运算群集

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,共享存储

负载均衡群集工作模式

NAT模式(地址转换)

TUN模式(ip隧道)

DR模式(直接路由)

LVS虚拟服务器

LVS概述

LVS的负载调度算法

轮询(rr)

加权轮询

最少连接

加权最少连接

ipvsadm工具

LVS-NAT部署实操

部署192.168.142.30(安装nginx服务)

部署192.168.142.50(安装nginx服务)

192.168.142.60(nfs共享)

部署192.168.142.20做LVS调度器


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),相当于一台大型的计算机。

       目前互联网应用中,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。通常有以下两个解决方法:

       纵向扩展:扩展CPU、内存、使用价格昂贵的小型机、大型机
       横向扩展:使用多台相对廉价的普通服务器构建服务群集
       但是纵向扩展总有上限,插槽的数量有限,所以我们更多的采用横向扩展,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(通常成为浮动IP,简称VIP)对外提供相同的服务。

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

       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

       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,例如“故障切换”“双机热备”等

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”“网络计算”等

负载均衡的结构

第一层,负载调度器

       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

       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

       为服务器池中的所以节点提供稳定,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

       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

       NAT模式(地址转换)

       ip隧道

       直接路由

LVS负载均衡群集_第1张图片

 

NAT模式(地址转换)

       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)

       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,而不在经过负载调度器

       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,通过专用的ip隧道与负载调度器相互通信

DR模式(直接路由)

       采用半开放式的网络结构,与TUN模式的结构累死,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

LVS虚拟服务器

LVS概述

       Linux Virtual Server是针对Linux内核开发的负载均衡解决方案,由我国博士章文嵩在1998年创建,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的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CentOS7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
#手动加载
[root@localhost ~]# 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 
  #确认内核对LVS的支持
[root@localhost ~]# cd /usr/lib/modules/3.10.0-693.el7.x86_64/kernel/net/netfilter/ipvs/
[root@localhost ipvs]# ls
ip_vs_dh.ko.xz   ip_vs.ko.xz       ip_vs_lblcr.ko.xz  ip_vs_nq.ko.xz      ip_vs_rr.ko.xz   ip_vs_sh.ko.xz   ip_vs_wrr.ko.xz
ip_vs_ftp.ko.xz  ip_vs_lblc.ko.xz  ip_vs_lc.ko.xz     ip_vs_pe_sip.ko.xz  ip_vs_sed.ko.xz  ip_vs_wlc.ko.xz
[root@localhost ipvs]# ls |grep -o "^[^.]*"
ip_vs_dh
ip_vs_ftp
ip_vs
ip_vs_lblc
ip_vs_lblcr
ip_vs_lc
ip_vs_nq
ip_vs_pe_sip
ip_vs_rr
ip_vs_sed
ip_vs_sh
ip_vs_wlc
ip_vs_wrr[root@localhost ipvs]# for i in $(ls |grep -o "^[^.]*")
> do
> echo $i
> modprobe $i
#使用for循环,一次性加载

LVS的负载调度算法

轮询(rr)

       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),均等的对待每一个服务器,而不管服务器实际的连接数和系统负载

加权轮询

       根据调度器设置的权重值分发请求,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

       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

       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

ipvsadm工具

创建虚拟服务器

添加、删除服务器节点

查看群集及节点情况

保存负载分配策略

ipvasdm工具选项
-A:添加虚拟服务器

-D:删除整个虚拟fuwq

-s:指定负载调度算法(轮询,加权轮询,最少连接,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)

-p60: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“-l”选项组合使用

LVS-NAT部署实操

 准备四台虚拟机

192.168.142.20做LVS调度器

192.168.142.30做nginx

192.168.142.50做nginx

192.168.142.60做nfs共享存储

部署192.168.142.30(安装nginx服务)

cd /etc/yum.repo.d/
将nginx的包拉进去
yum -y install nginx

cd /etc/nginx/
vim nginx.conf 
可以发现,他的默认server块在conf.d配置文件中
 
cd conf.d/
vim default.conf
找到他的网页根目录在/usr/share/nginx/html

将网页根目录下的所有东西,复制到共享存储服务器中
scp * 192.168.142.60:/opt


等共享存储服务器完成操作后
showmount -e 192.168.142.60
#挂载到共享服务器(临时挂载)
mount 192.168.142.60:/opt/html /usr/share/nginx/html/
#到指定目录查看是否已经共享
cd /usr/share/nginx/html/

systemctl start nginx

部署192.168.142.50(安装nginx服务)

cd /etc/yum.repo.d/
将nginx的包拉进去
yum -y install nginx
 
 
#永久挂载到共享目录
vim /etc/fstab
192.168.142.60:/opt/html /usr/share/nginx/html  nfs     defaults,_netdev        0   0

systemctl start nginx

为了以示区分,在共享文件的虚拟机中,重新创建了一个共享文件
 
umount /usr/share/nginx/html/
 
 
vim /etc/fstab
192.168.142.60:/opt/www /usr/share/nginx/html  nfs     defaults,_netdev        0   0

192.168.142.60(nfs共享)

mkdir html  #做网页共享目录
 mv *.html html

cd /opt/html
vim game.html


   

this is nfs share web page!

~ ~ #检查两个服务是否已经安装,如果未安装,可以用yum直接安装 rpm -q nfs-utils rpcbind systemctl enable --now rpc-rquotad.service nfs vim /etc/exports /opt/html 192.168.142.0/24(rw,sync,no_root_squash) chmod 777 html/ #系统用户也需要有权限 exportfs -arv #在线发布共享目录,不需要重启。如果通过重启来发布共享目录,可能会导致已经挂载的客户端出现卡死现象 systemctl stop firewalld.service setenforce 0 因为目前30和50的主机都用的同一个目录来共享文件的,不太好区别,所以可以用两个目录来区分开 cp -r html/ www chmod 777 www vim /etc/exports /opt/html 192.168.142.0/24(rw,sync,no_root_squash) /opt/www 192.168.142.0/24(rw,sync,no_root_squash) exportfs -arv cd /www vim game.html

this is www share web page!

部署192.168.142.20做LVS调度器

需要两个网卡,添加一个网卡

vim ifcfg-ens36
TYPE=Ethernet
DEVICE=ens36
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=static
IPADDR=12.0.0.10
NETMASK=255.255.255.0
#GATEWAY=192.168.142.2
#DNS1=192.168.142.2
~                    
vim ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.142.20
NETMASK=255.255.255.0
#GATEWAY=192.168.142.2
#DNS1=192.168.142.2
由于在nat模式下,所以需要将两个节点服务器30和50的网关设置为调度器的地址
 
192.168.142.30
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.142.30
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.142.20
#DNS1=192.168.142.2
systemctl restart network
 
 
 
192.168.142.50
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.142.50
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.142.20
#DNS1=192.168.142.2
systemctl restart network
 
设置ip转发功能
vim /etc/sysctl.conf 
net.ipv4.ip_forward=1
 
sysctl -p  #加载
 
 
 
iptables -F && iptables -t nat -F  #清空iptables规则
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.142.0/24 -o ens36 -j SNAT --to 12.0.0.10
iptables -nL -t nat
modprobe ip_vs  #加载模块(此实验只要加载一个通用的就可以了)
如果想加载全部,就去/usr/lib/modules/3.10.0-693.el7.x86_64/kernel/net/netfilter/ipvs/
用for循环,遍历加载
for i in $(ls ./)
do
a=$(echo $i | awk -F. '{print $1}')
modprobe $a
echo "$a"
done
 
yum -y install ipvsadm
 
 
如果直接启动ipvsadm会报错
/var/log/messages查看一下,原因是缺少/etc/sysconfig/ipvsadm这个文件,所以我们可以手动给他添加一下
 
 
 
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm
配置负载分配策略(NAT模式只要在调度器上配置,节点服务器不需要特殊配置)
ipvsadm -ln  #查看是否有规则
ipvsadm -C   #清楚现有规则
 
 
ipvsadm -A -t 12.0.0.10:80 -s rr  #添加一个虚拟服务器
ipvsadm -a -t 12.0.0.10:80 -r 192.168.142.30:80 -m #添加节点服务器
ipvsadm -a -t 12.0.0.10:80 -r 192.168.142.50:80 -m
 
 
 
ipvsadm   #启用

测试

修改客户机的模式也为vnate1 模式,并且修改ip地址

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