一、负载均衡群集的原理

1.1 企业群集应用概述

■ 群集的含义

Cluster，集群、群集
由多台主机构成，但对外只表现为一个整体

■ 问题

在互联网应用中，随着站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求越来越高，单台服务器力不从心

■ 解决方法

使用价格昂贵的小型机、大型机
使用普通服务器构建服务群集

1.2 企业群集分类-1

■ 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（一主一备）
高性能运算群集（超高性能群集）

■ 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

1.3 企业群集分类-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

■ 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

1.4 负载均衡群集架构

■ 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）
第三层，共享存储（Share Storage）

二、掌握负载均衡工作模式

2.1 负载均衡群集工作模式分析

■ 负载均衡群集是目前企业用的最多的群集类型
■ 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

2.2 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

2.3 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信

2.4 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

2.5 关于LVS虚拟服务器-1

■ 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，权重值搞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

2.6 关于LVS虚拟服务器-2

■ LVS的负载调度算法

最少连接
- 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
- 加权最少连接
  - 在服务器节点的性能差异较大时，可以为真实服务器自动调整权重
  - 性能较高的节点将承担更大比例的活动连接负载

2.7 使用ipvsadm工具

■ LVS群集创建与管理
在这里插入图片描述

2.8 NFS共享存储服务-1

■ Network File System，网络文件系统

依赖于RPC（远程过程调用）
需安装nfs-utils、rpcbind软件包
系统服务：nfs、rpcbind
共享配置文件：/etc/exports

2.9 NFS共享存储服务-2

■ 使用NFS发布共享资源

安装nfs-utils、rpcbind软件包
设置共享目录
启动NFS服务程序
查看本机发布的NFS共享目录

2.10 NFS共享存储服务-3

■ 在客户机中访问NFS共享资源

安装rpcbind软件包，并启动rpcbind服务
手动挂载NFS共享目录
fstab自动挂载设置

三、LVS-NAT部署实操

IP地址规划：
1、调度器
对外公网：20.0.0.6（NAT） 业务端口号：80       开启路由转发功能      ###不用配网关
私有网络：192.168.200.21（VM1）                                                   ###不用配网关

2、WE1	
私有网络：192.168.200.22（VM1）网关：192.168.200.21

3、WE2
私有网络：192.168.200.23（VM1）网关：192.168.200.21

4、存储
私有网络：192.168.200.24（VM1）网关：192.168.200.21

环境配置：
关闭防火墙、关闭核心防护、安装yum源    ###四台都要这样的环境。前面的博客教过，这里不写了。

调度器服务器配置：

###添加一块网卡###
[root@localhost ~]# nmcli connection  ###查看一下加的新的网卡UUID号
1b17e3d8-6882-3d70-8ab8-c14fa3796a5a ### 保存新的UUID号
[root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/ ###进入到这个目录里
[root@localhost network-scripts]# cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens36 ###复制ens33 创建新的ens36
[root@localhost network-scripts]# vi ifcfg-ens36  ###编辑里面的名字，把33改成36，uuid改成刚刚查看保存的，ip地址改成192.168.200.21，和一个子网掩码就好了，别的不需要。

[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm.x86_64   ###安装负载均衡分发策略工具
[root@localhost ~]# modprobe ip_vs  ###加载这个模块
[root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs  ###查看一下这个模块加载情况
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

1、创建虚拟服务器
[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 20.0.0.6:80 -s rr   ###添加虚拟主机，-t是给客户用的后面加ip地址，-s调用算法 rr允许

2、添加服务器节点
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 20.0.0.6:80 -r 192.168.200.22:80 -m  ###配置去web1服务器的
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 20.0.0.6:80 -r 192.168.200.23:80 -m  ###配置去web2服务器的

3、保存LVS策略
[root@localhost ~]# ipvsadm-save > /opt/ipvsadm     ###保存策略追加到/opt/ipvsadm

4、开启调度服务器路由转发功能
[root@localhost ~]# vi /etc/sysctl.conf       
net.ipv4.ip_forward = 1                  ###在最后添加一条
[root@localhost ~]# sysctl -p             ###刷新生效一下
net.ipv4.ip_forward = 1

存储服务器配置：
[root@localhost ~]# rpm -q nfs-utils          ###查看一下nfs是否安装
package nfs-utils is not installed             ###没有安装
[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils   ###安装一下nfs
[root@localhost ~]# rpm -q rpcbind           ###查看一下rpcbind是否安装
rpcbind-0.2.0-42.el7.x86_64                                ###安装了，如果没有安装就yum安装一下 ，yum -y install  rpcbind 

[root@localhost ~]# mkdir /opt/51xit /opt/52xit     ###创建两个目录
[root@localhost opt]# echo 'this is 51xit' >/opt/51xit/index.html     ###在51xit目录里创建一个网页
[root@localhost opt]# echo 'this is 52xit' >/opt/52xit/index.html     ###在52xit目录里创建一个网页

[root@localhost opt]# vi /etc/exports      ###发布出去
/opt/51xit 192.168.200.0/24(rw,sync)       
/opt/52xit 192.168.200.0/24(rw,sync)

[root@localhost opt]# systemctl restart nfs rpcbind     ###重启一下
[root@localhost opt]# systemctl enable nfs rpcbind     ###开机自启

[root@localhost opt]# showmount -e  ###检查一下服务
Export list for localhost.localdomain:
/opt/52xit 192.168.200.0/24         ###这两个就是刚刚共享出去的
/opt/51xit 192.168.200.0/24         ###这两个就是刚刚共享出去的

WE1配置：
[root@localhost ~]# rpm -q nfs-utils          ###查看一下nfs是否安装
package nfs-utils is not installed             ###没有安装
[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils   ###安装一下nfs
[root@localhost ~]# rpm -q rpcbind           ###查看一下rpcbind是否安装
rpcbind-0.2.0-42.el7.x86_64                                ###安装了，如果没有安装就yum安装一下 ，yum -y install  rpcbind 

[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.200.24   ###查看一下是否显示共享的
Export list for 192.168.200.24:
/opt/52xit 192.168.200.0/24
/opt/51xit 192.168.200.0/24

[root@localhost ~]# yum -y install httpd          ###安装Apache服务
[root@localhost ~]# systemctl restart httpd     ###重启Apache服务
[root@localhost ~]# systemctl enable httpd     ###开机自启Apache

[root@localhost ~]# mount 192.168.200.24:/opt/51xit /var/www/html/   ###临时挂载
###测试：浏览器输入192.168.200.22就能显示51的网页###

[root@localhost ~]# vi /etc/fstab    ###永久挂载
192.168.200.24:/opt/51xit /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0

WE2配置：
[root@localhost ~]# rpm -q nfs-utils          ###查看一下nfs是否安装
package nfs-utils is not installed             ###没有安装
[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils   ###安装一下nfs
[root@localhost ~]# rpm -q rpcbind           ###查看一下rpcbind是否安装
rpcbind-0.2.0-42.el7.x86_64                                ###安装了，如果没有安装就yum安装一下 ，yum -y install  rpcbind 

[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.200.24   ###查看一下是否显示共享的
Export list for 192.168.200.24:
/opt/52xit 192.168.200.0/24
/opt/51xit 192.168.200.0/24

[root@localhost ~]# yum -y install httpd          ###安装Apache服务
[root@localhost ~]# systemctl restart httpd     ###重启Apache服务
[root@localhost ~]# systemctl enable httpd     ###开机自启Apache

[root@localhost ~]# mount 192.168.200.24:/opt/52xit /var/www/html/   ###临时挂载
###测试：浏览器输入192.168.200.22就能显示52的网页###

[root@localhost ~]# vi /etc/fstab    ###永久挂载
192.168.200.24:/opt/52xit /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0

测试：浏览器输入20.0.0.6，显示的内容51xit，等一会刷新就会变成52xit，就实现了负载均衡

在这里插入图片描述

理论+实验：LVS负载均衡群集

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