Linux系统LVS负载均衡群集
目录
一、LVS负载均衡群集基础知识
（一）群集基本定义
（二）群集分类
1.负载均衡群集（LB）
2.高可用群集（HA）
3.高性能运算群集（HPC）
（三）负载均衡群集架构
1.第一层：负载调度器
2.第二层：服务器池
3.第三层：共享存储
（四）LVS负载均衡群集三种工作模式
1.地址转换模式（NAT）
2.IP隧道模式（TUN）
3.直接路由模式（DR）
（五）LVS的负载调度算法
1.固定调度算法
（1）轮询（rr）
（2）加权轮询（wrr）
（3）源地址哈希（sh）
（4）目的地址哈希（dh）
2.动态调度算法
（1）加权最小连接数调度（wlc）
（2）最小连接数调度（lc）
（3）基于地址的最小连接数调度（lblc）
二、LVS-NAT模式部署（示例）
（一）部署NFS共享存储
1.关闭防火墙和安全机制
2.安装nfs服务
3.新建目录，并创建站点文件
4.开启服务
5.增加权限
6.设置共享策略
7.发布共享
（二）部署web节点服务器
1.部署web服务器1
（1）关闭防火墙和安全机制
（2）本地yum安装nginx程序
（3）开启nginx服务
（4）指定网关
（5）重启网关
2.部署web服务器2
（三）部署负载调度服务器
（1）关闭防火墙和安全机制
（2）开启路由转发功能
（3）配置网卡
（4）加载ip_vs模块
（5）下载ipvsadm服务
（6）保存并开启ipvsadm
（7）制定策略
（8）查看策略
（四）Windows客户机验证
1.修改客户机IP地址
2.访问虚拟windows网页进行验证
一、LVS负载均衡群集基础知识
（一）群集基本定义
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，使用LVS来达到服务器的高可用和负载均衡。
（二）群集分类
1.负载均衡群集（LB）
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。
代表：软件类nginx、LVS、HAProxy、SLBD
硬件类FS、绿盟
2.高可用群集（HA）
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。
通常用n个9来表示高可用的指标，例如：99.9%
代表：keepalived、hearbeat
3.高性能运算群集（HPC）
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”
（三）负载均衡群集架构
1.第一层：负载调度器
Load Balancer或Director，负载均衡层，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。
2.第二层：服务器池
Server Poo，web应用层，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。
3.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。
（四）LVS负载均衡群集三种工作模式
1.地址转换模式（NAT）
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。
承载双向流量的压力，可能成为整个群集的性能瓶颈。
2.IP隧道模式（TUN）
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。
3.直接路由模式（DR）
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。企业首选。
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。
（五）LVS的负载调度算法
1.固定调度算法
（1）轮询（rr）
Round Robin，将收到的访问请求安装顺序轮流分配给群集指定各节点（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（wrr）
Weighted Round Robin，依据不同RS的权值分配任务。权重值较高的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。
（3）源地址哈希（sh）
source hashing，以源地址为关键字查找--个静态hash表来获得需要的RS。
（4）目的地址哈希（dh）
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。
2.动态调度算法
（1）加权最小连接数调度（wlc）
Weighted Least Connections，假设各台RS的权值依次为Wi，当前tcp连接数依次为Ti，依次取Ti/Wi为最小的RS作为下一个分配的RS。
（2）最小连接数调度（lc）
Least Connections，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。
（3）基于地址的最小连接数调度（lblc）
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。
二、LVS-NAT模式部署（示例）
（一）部署NFS共享存储
负载调度器配置
1.关闭防火墙和安全机制
systemctl stop firewalld
#关闭防火墙
setenforce 0
#关闭安全机制
2.安装nfs服务
yum install nfs-utils rpcbind -y
#安装nfs服务
3.新建目录，并创建站点文件
mkdir /var/www/html/ {accp,benet} -p
#在/var/www/html/目录下递归创建accp,benet文件
cd /var/www/html/
#切换目录
echo `this is web01 page!` > accp/test.html
echo `this is web02 page!` > benet/test.html
#创建站点文件
4.开启服务
systemctl start rpcbind
systemctl start nfs
#开启服务
5.增加权限
chmod 777 accp/ benet/
#增加权限
6.设置共享策略
vim /etc/exports
#配置共享策略
/var/www/html/accp 172.16.72.30/24(rw,sync)
/var/www/html/benet 172.16.72.30/24(rw,sync)
#添加要发布的共享目录
7.发布共享
exportfs -rv
#发布共享
（二）部署web节点服务器
1.部署web服务器1
（1）关闭防火墙和安全机制
systemctl stop firewalld
#关闭防火墙
setenforce 0
#关闭安全机制
（2）本地yum安装nginx程序
mount /dev/sr0 /mnt
#磁盘挂载
cd /etc/yum.repos.d
#切换目录
mkdir bak
#创建备份文件
mv *.repo bak
#将当前目录下所有以repo结尾的文件移动到bak文件中
vim local.repo
[local]
name=local
baseurl=file:///mnt
gpgcheck=0
（3）开启nginx服务
systemctl start nginx（4）指定网关
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
GATEWAY=192.168.233.40
#指向调度器内网IP地址
#DNS1=8.8.8.8
（5）重启网关
systemctl restart network
2.部署web服务器2
web服务器2的部署与web服务器1一致，不在赘述
（三）部署负载调度服务器
（1）关闭防火墙和安全机制
systemctl stop firewalld
#关闭防火墙
setenforce 0
#关闭安全机制
（2）开启路由转发功能
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
#将默认值修改为1，即为开启路由转发功能
sysctl -p
（3）配置网卡
cd /etc/sysconfig/network-scripts
#切换目录
ls
#查看目录下文件
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens36
#复制ifcfg-ens33文件并改名为ifcfg-ens36
vim ifcfg-ens36
#修改配置文件，配置ens36网卡IP地址
vim ifcfg-ens33
#修改配置文件，配置ens33网卡IP地址
ifconfig
#查看网卡信息
（4）加载ip_vs模块
modprobe ip_vs
#加载ip_vs模块
cat /proc/net/ip_vs
#查看ip_vs模块版本信息
（5）下载ipvsadm服务
yum install ipvsadm -y、
#安装ipvsadm
（6）保存并开启ipvsadm
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
#保存负载分配策略
systemctl start ipvsadm.service
#开启负载分配策略
systemctl status ipvsadm.service
#查看状态
（7）制定策略
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
#指定IP地址 外网的入口 -s rr 轮询
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.79.220:80 -m
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.79.230:80 -m
#先指定虚拟服务器再添加真实服务器地址，-r:真实服务器地址 -m指定nat模式
ipvsadm
#开启服务
（8）查看策略
ipvsadm -ln -t 12.0.0.100:80
（四）Windows客户机验证
1.修改客户机IP地址
2.访问虚拟windows网页进行验证
在地址栏访问IP地址，不断刷新浏览器测试负载均衡效果，刷新间隔需长点
