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前言

前言

在各种互联网应用中，随着站点对硬件功能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等的要求越来越高，单台服务器将难以承担所有的访问。除了使用价格昂贵的大型机、专用负载分流设备以外，企业还有另外一种选择来解决问题，那就是构建集群服务器——通过整合多台相对廉价的普通服务器，以同一个地址对外提供相同的服务。

一、LVS 群集应用基础

群集的称呼来自于英文单词“Cluster”，表示一群、一串的意思，用在服务器领域则表示大量服务器的集合体，以区分于单个服务器。

1.1、群集技术概述

根据企业实际环境的不同，群集所提供的功能也各不相同，采用的技术细节也可能各有千秋。然而从整体上来看，需要先了解一些关于群集的共性特征，这样才能在构建和维护群集的工作中做到心中有数，避免操作上的盲目性。

1.1.1、群集的类型

（1）负载均衡群集（Load Balance Cluster）
•以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，分流算法即调度

（2）高可用群集（High Availability Cluster）
•以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，两个平级状态的协同工作，随时顶替对方
•带有主从模式的，一台主，多台从，称为中心化群集
•去中心化机制：没有真正的主，如果有，也是象征意义的，所有节点都干活（Redis的群集就是典型去中心化机制）

（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
•高性能运算群集的髙性能依赖于“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

1.1.2、负载均衡的分层结构

第一层，负载调度器（Load Balancer或Director）
第二层，服务器池（Server Pool）
第三层，共享存储（Share Storage）
在这里插入图片描述

1.1.3、负载均衡的工作模式

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
IP隧道
直接路由（DR）

（1）NAT模式
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
在这里插入图片描述
（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，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
在这里插入图片描述
（3）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
在这里插入图片描述

1.2、LVS 虚拟服务器

Linux Virtual Server

针对 Linux内核的负载均衡解决方案

1998年5月，由我国的章文嵩博士创建

[root@localhost~]# modprobe ip_vs   '//确认内核对LVS的支持'
[root@localhost~]# cat /proc/net/ip_vs

1.2.1、LVS 的负载调度算法

（1）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

（2）加权轮询（Weighted Round Robin）
根据真实服务器的处理能力轮流分配收到的访问请求，调度器可以自动查询各节点的负载情况，并动态调整其权重
保证处理能力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的情况下，可以为真实服务器自动调整权重
权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载

1.2.2、使用ipvsadm 管理工具

创建虚拟服务器
添加，删除服务器节点
查看群集及节点情况
报错负载分配策略

二、LVS-NAT 实战部署

2.1、实验环境

VMware软件
一台centos7作为LVS网关，双网卡调度服务器。ip地址分别为192.168.100.21 ； 20.0.0.21

两台centos7作为Apache服务器，ip地址分别为192.168.100.22 ；192.168.100.23
这边的网关必须指向192.168.100.21

一台centos7作为NFS存储，ip地址为192.168.100.24

注意：ip地址网络部分配置出现问题分可留言

2.2、实验目的

真机访问20.0.0.21的网址，通过nat地址转换，轮询的访问到Apache1和Apache2主机
搭建出nfs网络文件存储服务，实验负载均衡

2.3、实验过程

2.3.1、安装ipvsadm（192.168.100.21）

[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm
[root@localhost ~]# ipvsadm -v
ipvsadm v1.27 2008/5/15 (compiled with popt and IPVS v1.2.1)
[root@localhost ~]# modprobe ip_vs

2.3.2、创建虚拟服务器

群集的VIP地址为192.168.100.21，针对TCP80端口提供负载分流服务，使用的调度算法为轮询，对于负载均衡调度器来说，VIP必须是本机实际已启用的IP地址20.0.0.21

[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 20.0.0.21:80 -s rr

2.3.3、添加服务器节点

[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 20.0.0.21:80 -r 192.168.100.22:80 -m
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 20.0.0.21:80 -r 192.168.100.23:80 -m

2.3.4、保存LVS 策略

[root@localhost ~]# ipvsadm-save > /opt/ipvsadm
[root@localhost ~]# cat /opt/ipvsadm 
-A -t localhost.localdomain:http -s rr
-a -t localhost.localdomain:http -r 192.168.100.22:http -m -w 1
-a -t localhost.localdomain:http -r 192.168.100.23:http -m -w 1

2.3.5、开启调度器转发路由规则

[root@localhost ~]# vi /etc/sysctl.conf 
net.ipv4.ip_forward = 1   添加
[root@localhost ~]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1

2.3.6、存储服务器配置（192.168.100.24）

首先查看nfs-utils 和rpcbind 是否安装，若没有用yum安装即可
安装好后启动两个服务

[root@localhost ~]# systemctl start nfs
[root@localhost ~]# systemctl start rpcbind
[root@localhost ~]# mkdir /opt/51xit /opt/52xit
[root@localhost ~]# vi /etc/exports
/opt/51xit 192.168.100.0/24(rw,sync)
/opt/52xit 192.168.100.0/24(rw,sync)
[root@localhost ~]# systemctl restart rpcbind
[root@localhost ~]# systemctl restart nfs
[root@localhost ~]# systemctl enable nfs
[root@localhost ~]# systemctl enable rpcbind
[root@localhost ~]# echo "this is www.51xit.top" > /opt/51xit/index.html
[root@localhost ~]# echo "this is www.52xit.top" > /opt/52xit/index.html

2.3.7、配置192.168.100.22 和192.168.100.23

防火墙和核心防护均关闭，查看是否安装nfs-utils

[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.100.24
Export list for 192.168.100.24:
/opt/52xit 192.168.100.0/24
/opt/51xit 192.168.100.0/24
[root@localhost ~]# yum -y install httpd
[root@localhost ~]# mount 192.168.100.24:/opt/51xit /var/www/html/
[root@localhost ~]# vi /etc/fstab 

#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Thu Aug  6 12:23:03 2020
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
/dev/mapper/centos-root /                       xfs     defaults        0 0
UUID=a1c935eb-f211-43a5-be35-2a9fef1f6a89 /boot                   xfs     defaults        0 0
/dev/mapper/centos-swap swap                    swap    defaults        0 0
/dev/cdrom /mnt iso9660 defaults 0 0
192.168.100.24:/opt/51xit/ /var/www/html/ nfs defaults,_netdev 0 0
[root@localhost ~]# systemctl start httpd

测试登录是否正常
在这里插入图片描述

[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.100.24
Export list for 192.168.100.24:
/opt/52xit 192.168.100.0/24
/opt/51xit 192.168.100.0/24
[root@localhost ~]# yum -y install httpd
[root@localhost ~]# mount 192.168.100.24:/opt/52xit /var/www/html/
[root@localhost ~]# vi /etc/fstab 

#
# /etc/fstab
# Created by anaconda on Thu Aug  6 12:23:03 2020
#
# Accessible filesystems, by reference, are maintained under '/dev/disk'
# See man pages fstab(5), findfs(8), mount(8) and/or blkid(8) for more info
#
/dev/mapper/centos-root /                       xfs     defaults        0 0
UUID=a1c935eb-f211-43a5-be35-2a9fef1f6a89 /boot                   xfs     defaults        0 0
/dev/mapper/centos-swap swap                    swap    defaults        0 0
/dev/cdrom /mnt iso9660 defaults 0 0
192.168.100.24:/opt/52xit/ /var/www/html/ nfs defaults,_netdev 0 0
[root@localhost ~]# systemctl start httpd