搭建LVS集群实现负载均衡NAT模式

 使用LVS搭建集群实现负载均衡

1.1集群概述

1.1.1  什么是集群？

      一组各自相互独立且又相互依赖的,通过高速网络互联的计算机组成的一个计算机组, 以单一的系统模式加以管理, 为用户提供服务, 对用户来说, 用户只会认为对方是一个服务.  这个里面, 一组计算机的一台计算机就是集群的一个节点

1.1.2  集群的特性：

       可伸缩性, 可靠性,  可管理性

1.1.3  应用场景：

例：一台服务器    如果能够响应10000个并发   返回的状态码全部是200

                   如果现在有20000个并发    返回的状态码[ 200  304   301   500   404 ]

由以上例子说明，web服务已经达到瓶颈

解决这个问题的办法:

       加配置: 加CPU, 加内存, 加带宽, 加SSD 这种解决方法称为“向上扩展”, 能够解决一时, 却不能持久一世[单台服务器上做动作]

       加服务器: 一台==>两台, 两台==>四台  四台==>8台  使用多台服务器同时为用户提供服务  ，而这一种解决方法则称为“横向扩展”或“向外扩展”

       向外扩展: 就是集群

1.1.4  集群的种类：

集群系统主要分为

             负载均衡(Load Balance)集群，简称LB

             高可用(High Availability)集群，简称 HA 集群

             高性能计算(High Perfermance Computing)集群，简称 HPC 集群

1.1.5  LB实现手段

硬件的实现：  – F5 负载均衡器

软件的实现：  – LVS(4层，传输层)  – Nginx(7层，应用层)

1.2  LVS集群

1.2.1  LVS(Linux Virtual Server)

       LVS是Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。本项目在1998年5月由章文嵩博士成立，是中国国内最早出现的自由软件项目之一，是根据iptables的实现来开发的，所以使用时候会和iptables相当类似

官网：http://www.linuxvirtualserver.org/

中文站点： http://zh.linuxvirtualserver.org/

1.2.2  LVS 集群工作结构图：

        负载调度器：分发器(Load Balancer, Director): 整个集群对外的最前端机, 负责接收用户请求, 并且根据自己的调度算法, 将请求转发到后端真实服务器上的动作，而客户认为服务是来自一个IP地址（我们可称之为VIP虚拟IP地址）上的。

        服务器池: Server Pool  真正为用户提供服务的服务器, 每一台服务器就是一台RS[RealServer]，执行的服务有WEB、MAIL、FTP和DNS等。

        共享存储: Shared Storaged 为RS保持相同内容, 提供数据的一致性，也就是说，它为服务器池提供一个共享的存储区，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务。

1.3  LVS模式及工作原理

1.3.1  LVS负载均衡的三种包转发方式

LVS提供了三种包转发方式：NAT(网络地址映射)、IP Tunneling(IP隧道)、Direct Routing(直接路由)。不同的转发模式决定了不同的cluster的网络结构

 1.3.2  NAT(网络地址映射) 

        NAT: 网络地址转换

              DNAT: 目标地址转换  改变的是目标地址

              SNAT: 原地址转换  改变的是原地址

              LVS-NAT 就是使用的SNAT和DNAT完成报的转发

        NAT方式可支持任何的操作系统，以及私有网络，并且只需一个Internet IP地址，但是整个系统的性能受到限制。因为执行NAT每次需要重写包，有一定的延迟；另外，大部分应用有80%的数据是从服务器流向客户机，也就是用户的请求非常短，而服务器的回应非常大，对负载均衡器形成很大压力，成为