一、Cluster常见集群类型

在生成环境中使用最多的是LB和HA集群，而HPC也开始活跃起来，例如hadoop就是并行处理集群
1、LB：Load Balancing，负载均衡（增加处理能力）,有高可用能力，但不是高可用集群 负载均衡集群是以提高服务的并发处理能力为根本着眼点
2、HA：High Availability，高可用集群（增加服务可用性）
高可用集群是以提升服务的始终在线能力为着眼点，不会因为当机而导致服务不能用
衡量可用性：在线时间/（在线时间+故障处理时间） 
 
    
     
     
  1. 99%：一年有三天不在线 
    2.  
     
  2. 99.9%：一年有0.3天不在线 
    3.  
     
  3. 99.99%：一年有0.03天不在线 
    4.  
     
  4. 99.999%：一年有0.003天不在线 
    5.  
    
 
    
 3、HPC：High performance，高性能计算集群，计算海量数据，解决复杂问题 
    
 
    
 平时所说的超级计算机就是高性能计算集群，查看每秒钟浮点运算的能力 
    
 
    
 运用到的名词： 
    
 
    
 向量机：尽可能向上进行扩展，如果CPU过多，在架构上纵然会有问题的 
    
 
    
 并行处理集群：包括两部分 
    
 
    
 1、分布式文件系统; 
    
 
    
 2、将大任务切割为小任务，分别进行处理的机制 
    
 
    
 二、负载均衡设备分类 
    
 
    
 1、Hardware：硬件负载均衡设备 
    
 
    
 
    
     
     
  1. F5，BIG IP 
    2.  
     
  2.    Citrix，Netscaler 
    3.  
     
  3.    A10 
    4.  
    
 
    
 2、Software：软件负载均衡设备，包括两部分 
    
 
    
 四层实现的有：功能略优于七层设备 
    
 
    
    LVS（四层路由设备），是由中国人张国松研发的（阿里巴巴的副总裁）根据用户请求的IP与端口号， 实现将用户的请求分发至一个客户端不同的主机    
    
 
    
 七层实现的有：（七层是反向代理） 
    
 
    
    nginx:是由俄罗斯人开发的，主要功能是针对http，smtp，pop3，imap等协议实现负载均衡，只负责 解析有限的七层协议 
    
 
    
    haproxy：主要功能是针对http协议实现负载均衡，也可以实现tcp（mysql，smtp）等协议的负载均衡 
    
 
    
 3、LVS是什么？       
    
 
    
 LVS是Linux Virtual Server的缩写，Linux虚拟服务器，本身是一个负载均衡设备（director server）， 自身不提供任何服务，如果有用户请求此处，它负责将用户请求转发至后端真正提供了此服务的服务器。 因此后端服务器称为realserver--》真正意义上的服务器，能够解析三层四层请求，根据用户请求的IP对其 进行响应，本身工作在内核的tcp/Ip协议栈上，工作在input链上 
    
 
    
 注意：LVS和iptables不能同时使用 
    
 
    
 LVS分为两段： 
    
 
    
    ipvsadm:管理集群服务的命令行工具（用户空间） 
    
 
    
    ipvs:内核模块，工作在INPUT链上 
    
 
    
 
    
     
     
  1. VIP：virtual IP，向外提供服务的IP 
    2.  
     
  2. DIP：director IP 
    3.  
     
  3. RIP：realserver IP 
    4.  
     
  4. CIP：client IP 
    5.  
    
 
    
 4、LVS有三种常见类型： 
    
 
    
 NAT：地址转换，类似于DNAT 
    
 
    
 DR：直接路由，只处理请求报文，响应报文不经过DR 
    
 
    
 TUN：隧道, 多目标，前端至少有两个网络接口，一个面向互联网，让互联网的用户能够访问到; 
    
 
    
 一个面向realserver,而用户请求到达时，它将用户请求转换为realserver中的某一个地址的方式来实现的 
    
 
    
 (1)、NAT：地址转换遵循的法则 
    
 
    
         集群节点跟director必须在同一个IP网络中 
    
 
    
         RIP通常是私有地址，仅用于各集群节点间的通信 
    
 
    
  director位于client和real server之间，并负责处理进出的所有通信 
    
 
    
   real server必须将网关指向DIP 
    
 
    
   支持端口映射 
    
 
    
   real server可以使用任意OS 
    
 
    
   较大规模应用场景中，Director易成为系统瓶颈 
    
 
    
 (2)、DR：直接路由 
    
 
    
         集群节点跟director必须在同一个物理网络中 
    
 
    
   RIP可以使用公网地址，实现便捷的远程管理和监控 
    
 
    
   director仅负责处理入站请求，响应报文则由real server直接发往客户端 
    
 
    
   real server不能将网关指向DIP 
    
 
    
   不支持端口映射 
    
 
    
 LVS-DR模型有三种，如下： 
    
 
    
 
    
     
     
  1. 1、VIP：MAC（DVIP） 
    2.  
     
  2. 2、arptables： 
    3.  
     
  3. 3、kernel parameter：内核参数，响应级别和通告级别 
    4.  
     
  4.      arp_ignore：定义接收到ARP请求时的响应级别，默认级别为0 
    5.  
     
  5.         0：只要本地配置的有相应地址，就给予响应 
    6.  
     
  6.         1：仅在请求的目标地址配置请求到达的接口上的时候，才给予响应 
    7.  
     
  7.      arp_announce：定义将自己的地址向外通告时的通告级别，默认级别为0 
    8.  
     
  8.         0：将本地任何接口上的任何地址向外通告（可能是交叉通告） 
    9.  
     
  9.         1：试图仅向目标网络通告与其网络匹配的地址 
    10.  
     
  10.         2：仅向与本地接口上地址匹配的网络进行通告 
    11.  
    
 
    
 (3)、TUN：隧道 
    
 
    
         集群节点可以跨越互联网（Internet） 
    
 
    
   RIP必须是公网地址 
    
 
    
   director仅处理入站请求，响应报文则由real server直接发往客户端 
    
 
    
   real server不能将网关指向director 
    
 
    
   只有支持隧道功能的OS才能用于real server 
    
 
    
   不支持端口映射 
    
 
    
 这三种模型以NAT最为简单，以DR最为常见 
    
 
    
 三、调度算法分析 
    
 
    
 调度算法的含义：英文是schedule method，它是挑选一个后端服务器接收一个新请求的计算标准 
    
 
    
 通常情况下，一个调度器只为一个服务提供调度功能，可为N个服务提供集群能力 
    
 
    
 大致分为两种类型的调度 
    
 
    
 1、静态（固定）调度：在调度时不考虑当前服务器上是否空闲 
    
 
    
    rr:轮询调度 
    
 
    
    wrr:（Weight，加权）加权轮询，以权重比例作为轮询标准，在轮询之前会事先计算各服务器 
    
 
    
 之间权重的比例，按照这个比例实现在各主机之间进行调度 
    
 
    
    sh:source hash，源地址hash，来自同一个客户端的请求都发至同一个real server（实现会话绑定的 功能），但在一定程度上破坏了公平实现调度性，但又必须使用，是因为要追踪用户此前访问过 哪些内容，实现会话绑定（web服务器是无状态的，cookie---》session（会话））客户端第一 
    
 
    
 次访问服务器时，服务器端会生成一段标识符给客户端，客户端会把这段标识符保存在本地的cookie文件中 当客户端再次访问此站点时，它都会把这个cookie（cookie中包含用户身份认证，url等等信息） 信息附加在请求中，服务器端收到两个的cookie信息都是一样的他就可以判定此客户端访问过哪些网站，进而可以给你提供一些你可能喜欢看的东西 
    
 
    
    dh:destination hash，目标地址hash，将同一IP地址请求发送给同一个real server 
    
 
    
 （以目标地址为标准，进行挑选），举例说明：前端是一个director server，后端是两个缓存服务器（cache server） 此时某用户发起的请求被轮到其中的某个cacheserver上，若缓存中没有，就会去找原始服务器，原始服务器的 数据会先保存在缓存中，在经缓存服务器返回给客户端;若第二次客户端请求了同个内容，那就会发往同一个cacheserver上， 提高了缓存命中率 
    
 
    
 2、动态调度方法：  
    
 
    
    lc:最少连接（active*256+inactive）挑选最小值（值越小连接数越少） 
    
 
    
    wlc；加权最少连接（active*256+inactive）/weight，挑选最小值 
    
 
    
    sed：最短期望延迟，非活动连接可以忽略，（active+1）*256/weight，挑选最小值 
    
 
    
    nq；永不排队（nerve queue），不管权重多大，每个服务器都会先给一个，再进行计算权重，不会让服务器 闲着的，只是权重大的会优先发到，不管怎样都会被发到的 
    
 
    
    LBLC：基于本地的最少连接 
    
 
    
    LBLCR：基于本地带复制功能的最少连接 
    
 
    
 active：活动连接，用户请求进来，并且正在实现数据传输，占据大量的内存空间 
    
 
    
 inactive：非活动连接，连接建立，数据传输结束，但没有断开（例如长连接，会话没有断开），占据内存少 
    
 
    
 最理想的调度方法：wlc（默认的） 
    
 
    
 四、LVS实现高可用集群的工具 
    
 
    
 ipvsadm:主要功能 
    
 
    
 1、管理集群服务 
    
 
    
 
    
     
     
  1. 添加：-A -t|u|f service-address [-s scheduler] 
    2.  
     
  2.              -t:TCP协议的集群 
    3.  
     
  3.              -u:UDP协议的集群，service-address： IP：PORT 
    4.  
     
  4.             -f:FWM，防火墙标记 service-address: Mark Number 
    5.  
     
  5.     修改：-E 
    6.  
     
  6.     删除：-D -t|u|f service-address  
    7.  
     
  7. # ipvsadm -A -t 172.16.100.1:80 -s rr       
    8.  
    
 
    
 2、管理集群服务中的RS   
    
 
    
 
    
     
     
  1. 添加：-a -t|u|f service-address -r server-address [-g|i|m] [-w weight]  
    2.  
     
  2.               -t|u|f service-address:事先定义好的某集群服务 
    3.  
     
  3.               -r server-address:某RS的地址，在NAT模型中，可使用IP：PORT实现端口映射 
    4.  
     
  4.                 [-g|i|m]：LVS类型 
    5.  
     
  5.                    -g：DR 
    6.  
     
  6.                    -i:TUN 
    7.  
     
  7.                    -m:NAT 
    8.  
     
  8.                  [-w weight] :定义服务器权重 
    9.  
     
  9.     修改：-e 
    10.  
     
  10.     删除：-d -t|u|f service-address -r server-address  
    11.  
     
  11. # ipvsadm -a -t 172.16.50.1:80 -r 192.168.10.2 -m 
    12.  
     
  12. # ipvsadm -a -t 172.16.50.1:80 -r 192.168.10.3 -m 
    13.  
    
 
    
 3、查看 
    
 
    
 
    
     
     
  1. -L|l 后面有很多子命令，如下 
    2.  
     
  2.     -n:数字格式显示Ip（主机）地址和端口号 
    3.  
     
  3.     --stats：统计数据信息 
    4.  
     
  4.     --rate：速率 
    5.  
     
  5.     --timeout：显示tcp、tcpfin、udp的会话超时时长 
    6.  
     
  6.     --sort：根据升序进行排序（默认是升序） 
    7.  
     
  7.     -c:显示当前的ipvs连接状况 
    8.  
     
  8. # ipvsadm -L -n --stats 
    9.  
    
 
    
 4、删除所有集群服务 
    
 
    
 
    
     
     
  1. -C:清空ipvs规则 
    2.  
     
  2. #ipvsadm -C 
    3.  
    
 
    
 5、保存规则   
    
 
    
 
    
     
     
  1. -S 
    2.  
     
  2. # ipvsadm -S > /path/to/somefile（默认保存在/etc/sysconfig/ipvsadm） 
    3.  
    
 
    
 6、载入此前的规则 
    
 
    
 
    
     
     
  1. -R 
    2.  
     
  2. # ipvsadm -R < /path/from/somefile 
    3.  
    
 
    
 知识更新中...................