LVS负载均衡集群之NAT模式
文章目录
- 一、集群
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- 1、集群的含义
- 2、集群的应用需求
- 3、企业群集分类
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- 1.负载均衡群集 Load Balance Cluster
- 2.高可用群集 High Availability Cluster
- 3.高性能运算群集 High Performance Computer Cluster
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- 二、负载均衡群集架构
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- 1、负载均衡的结构
- 2、负载均衡群集工作模式分析
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- 1.NAT模式地址转换
- 2.TUN模式IP隧道
- 3.DR模式直接路由
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- 三、LVS虚拟服务器
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- 1、LVS的负载调度算法
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- 1.轮询(bund Robin)
- 2.加权轮询（Weighted Round Robiin)
- 3.最少连接(Least Connections)
- 4.加权最少连接(Weighted Least Connections)
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- 四、ipvsadm 工具选项
- 五、NAT模式 LVS负载均衡群集部署
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- 1、部署共享存储（NFS服务器：192.168.80.134）
- 2.配置节点服务器（192.168.80.132、192.168.80.133）
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- --192.168.80.132---
- --192.168.80.133---
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- 3.配置负载调度器（内网关 ens33：192.168.80.131，外网关 ens36：12.0.0.1）
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- 1.配置SNAT转发规则
- 2.加载LVS内核模块
- 3.安装ipvsadm 管理工具
- 4.配置负载分配策略（NAT模式只要在服务器上配置，节点服务器不需要特殊配置）
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- 4.测试效果
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一、集群
1、集群的含义
由多台主机构成，但对外只表现为
——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。
2、集群的应用需求
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，单台服务器无法满足负载均衡及高可用的需求。
解决方式
- 使用价格昂贵的小型机、大型机
- 使用多台相对廉价的普通服务器构建服务群集
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)
3、企业群集分类
根据集群针对目标的差异，可以分为三种：
- 负载均衡集群
- 高可用群集
- 高性能群集
1.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”向代理”等
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,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
3.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。
二、负载均衡群集架构
1、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。
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 NAT模式（NAT模式）
IP隧道（TUN模式）
直接路由（DR模式）
1.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
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，（与nat模式区别）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Interneti车接直接回应客户机，而不再经过负载调度器 - 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
三、LVS虚拟服务器
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
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CentOS 7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。
1、LVS的负载调度算法
1.轮询(bund 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
2.加权轮询（Weighted Round Robiin)
- 根据调度器设置的权重值来分发请水，仪里值高的卫点儿九大1付任力，力配的请求数越多
- 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
四、ipvsadm 工具选项
| -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：lc、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） |
| -p 60 | 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。ipvsadm -ln |
五、NAT模式 LVS负载均衡群集部署
负载调度器：内网关 ens33：192.168.80.131，外网关 ens36：12.0.0.1
Web节点服务器1：192.168.80.132
Web节点服务器2：192.168.80.133
NFS服务器：192.168.80.134
客户端：12.0.0.12
1、部署共享存储（NFS服务器：192.168.80.134）
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum install nfs-utils rpcbind -y
systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service
systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
mkdir /opt/kgc /opt/benet
chmod 777 /opt/kgc /opt/benet
vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/kgc 192.168.80.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.80.0/24(rw,sync)
--发布共享---
exportfs -rv
2.配置节点服务器（192.168.80.132、192.168.80.133）
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum install httpd -y
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service
yum install nfs-utils rpcbind -y
showmount -e 192.168.80.134
systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind
–192.168.80.132—
mount.nfs 192.168.80.134:/opt/kgc /var/www/html
echo 'this is kgc web!' > /var/www/html/index.html
vim /etc/fstab
192.168.80.134:/opt/kgc /myshare nfs defaults,_netdev 0 0
–192.168.80.133—
mount.nfs 192.168.80.134:/opt/benet /var/www/html
echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html
vim /etc/fstab
192.168.80.134:/opt/benet /myshare nfs defaults,_netdev 0 0
3.配置负载调度器（内网关 ens33：192.168.80.131，外网关 ens36：12.0.0.1）
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
1.配置SNAT转发规则
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
或 echo '1' > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
sysctl -p
iptables -t nat -F
iptables -F
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.80.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 12.0.0.1
2.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
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F
filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done
3.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
或者
ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service
4.配置负载分配策略（NAT模式只要在服务器上配置，节点服务器不需要特殊配置）
ipvsadm -C #清除原有策略
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.132:80 -m [-w 1]
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.133:80 -m [-w 1]
ipvsadm #启用策略
ipvsadm -ln #查看节点状态，Masq代表 NAT模式
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm #保存策略
ipvsadm -d -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.11:80 -m [-w 1] #删除群集中某一节点服务器
ipvsadm -D -t 12.0.0.1:80 #删除整个虚拟服务器
systemctl stop ipvsadm #停止服务（清除策略）
systemctl start ipvsadm #启动服务（重建规则）、
ipvsadm-restore < /etc/sysconfig/ipvsadm #恢复LVS 策略
4.测试效果
在一台IP为12.0.0.12的客户机使用浏览器访问 http://12.0.0.1/ ，不断刷新浏览器测试负载均衡效果，刷新间隔需长点。
