LVS负载均衡群集——NAT模式
目录
群集的含义
解决方法
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(Load Ralance iuster)
高可用群集 (High Availability Cluster)
高性能运算群集 (High Performance Computer Cluster)
负载均衡的结构
第一层，负载调度器(Load Balancer或Director)
第二层，服务器池 (Server Pool)
负载均衡群集是目前企业用得最多的群集类型
LVS负载均衡群集的负载调度技术有三种工作模式
地址转换
IP隧道
DR模式
直接路由
IVS的三种工作模式
LVS的负载调度算法
轮询 (Round Robin)
加权轮询(Weighted Round Robin)
LVS调度算法
LVS-NAT模式部署:
ipvsadm 工具选项说明：
NAT模式 LVS负载均衡群集部署
部署共享存储（NFS服务器：192.168.134.40）
节点Web服务器
第一台（192.168.134.20）
负载调度器
Windows客户机
群集的含义
Cluster，集群、群集
特点：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。
解决方法
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
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(Load Ralance iuster)
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
典型代表：软件类（Nginx LVS HAProxy SLB） 硬件类（F5 绿盟）
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。（通常使用N个9来代表高可用的指标）
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
典型代表：Keepalived heartbeat
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
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
负载均衡群集是目前企业用得最多的群集类型
LVS负载均衡群集的负载调度技术有三种工作模式
地址转换
IP隧道
直接路由
地址转换
Network Address Translation简称NAT模式
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
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，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
DR模式
直接路由
·Direct Routing简称DR模式
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
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
IVS的三种工作模式
1) NAT 地址转换
调度器会作为所有节点服务器的默认网关，也是客户端的访问入口和节点服务器返回响应消息的出口，所以调度器会承载双向流量的负载压力，可能会为整个群集的性能瓶颈 由于节点服务器都会处于内网环境，使用私网IP，所以具有一点的安全行。
2) TUN IP隧道 IP Tunnel
调度器仅作为客户端的访间入口，节点服务器的响应消息是直接返回客户端粕，不需要经过调度器。但是由于节占服各器需要部署在不同的公网环境。所以要有独立的公网，而且调度器与节点服务器是通过专用的1P隧道实现相工通信，因此IP够道模式的成本较高、安全性较低，且数1隧道传输的过程中需要额外的封装和解封装，性能也会受到一定的影响。
3) DR 直接路由 Direct Routing
调度器仅作为客户端的访问入口，节点服务器的响应消息是直接返回客户端的，不需要经过调度器。(与NAT模式的区别) 节点服务器与调度器是部署在同一个物理网络里，因此不需要建议专用的IP隧道。 (与IP隧道模式的区别) DR模式是企业首选的LVs模式。
LVS的负载调度算法
轮询 (Round 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
加权轮询(Weighted Round Robin)
根据调度器设置的权重值来分发请求，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
LVS调度算法
rr（轮询） wrr（加权轮询） sh（源地址哈希） dh（目的地址哈希） lc（最小连接）
wlc（加权最小连接）: 优先分配请求给《连接数>/<权重值》的值最小的节点服务器
lblc（基于地址的最小连接）：优先根据目的地址哈希将请求分配给同一个节点服务器，若此节点服务器满负荷了则优先将请求分配当前连接数最小的节点服务器
LVS-NAT模式部署:
1）部署NES共享存储
2 )部署web节点服务器，注意: 节点服务器的默认网关要指向调度器的内网IP, 测试的时候可关闭连接保持
3）部署调度器，配置双网卡，开启IP路由转发功能，如果内网中的节点服务器需要访问外网则要配置SMAT规则，安装ipsan工具，添加虚拟服务器和真实服务器的相关配置，使用-m选项选择NAT模式
4) 客户端设置默认网关指向调度器的外网IP，并使用浏览器测试
ipvsadm 工具选项说明：
-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（默认关闭连接保持）
-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 -lnNAT模式 LVS负载均衡群集部署
部署共享存储（NFS服务器：192.168.134.40）
1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld && setenforce 0
2. #安装nfs服务
yum install nfs-utils rpcbind -y
3. #新建目录，并创建站点文件
cd /opt/
mkdir yxp dhc
echo "this is yxp" > yxp/index.html
echo "this is dhc" > dhc/index.html
4. #开启服务
systemctl start rpcbind
systemctl start nfs
5. #授权
chmod 777 yxp/ dhc/
6. #设置共享策略
vim /etc/exports
/opt/yxp 192.168.134.0/24(rw,sync)
/opt/dhc 192.168.134.0/24(rw,sync)
7. #发布服务
systemctl restart nfs
exportfs -rv节点Web服务器
第一台（192.168.134.20）
1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld && setenforce 0
2. #安装httpd
yum install -y httpd
3. #查看nfs服务
showmount -e 192.168.134.40
4. #挂载站点
#法一：临时挂载
mount 192.168.134.40:/opt/yxp /var/www/html/
df -h
cat /var/www/html/index.html
#法二：永久挂载
vim /etc/fstab
192.168.134.40:/opt/yxp/ /var/www/html/ nfs defaults,_netdev 0 0
mount -a
5. #开启httpd服务
systemctl start httpd
6. #指定内网网关
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
GATEWAY=192.168.134.10
#DNS1=8.8.8.8
7. #重启网络服务
systemctl restart network第二台（192.168.134.30）
1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld && setenforce 0
3. #安装httpd
yum install -y httpd
4. #查看nfs服务
showmount -e 192.168.134.40
5. #挂载站点
#法一：临时挂载
mount 192.168.134.40:/opt/dhc /var/www/html/
df -h
cat /var/www/html/index.html
#法二：永久挂载
vim /etc/fstab
192.168.134.40:/opt/dhc/ /var/www/html/ nfs defaults,_netdev 0 0
mount -a #刷新
6. #开启httpd服务
systemctl start httpd
7. #指定内网网关
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
GATEWAY=192.168.134.10
#DNS1=8.8.8.8
8. #重启网络服务
systemctl restart network负载调度器
#内网：192.168.134.10(ens33) 外网卡：12.0.0.1(ens36)
1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld && setenforce 0
2. #安装ipvsadm
yum install -y ipvsadm*
3. #添加一块网卡，我这里是ens36，配置网卡，重启网络
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens36
vim ifcfg-ens33
去掉网关
vim ifcfg-ens36
去掉网关、UUID、修改IP
systemctl restart network
4. #打开路由转发功能
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
sysctl -p
5. #防火墙做策略
#查看策略
iptables -nL -t nat
#清空策略
iptables -F
#添加策略
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.134.0/24 -o ens36 -j SNAT --to 12.0.0.1
#查看策略
iptables -nL -t nat
6. #加载LVS内核模块
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
7. #开启ipvsadm服务
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service
8. #清空策略
ipvsadm -C
9. #制定策略
#指定IP地址 外网的入口 -s rr 轮询
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
#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 -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.134.20:80 -m
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.134.30:80 -m
#开启服务
ipvsadm
10. #查看策略
ipvsadm -lnWindows客户机
1、修改网卡信息
2、连通性测试
