LVS负载均衡群集理论加LVS-NAT部署实操！！

其他 2020-09-26 11:05:41 阅读次数: 0

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由于实验室拟态存储的项目需要通过NAT模式来映射NFS服务器已实现负载均衡的目的，通过调研了多种负载均衡机制，笔者最终选择了 LVS的NAT模式来实现需求，接下来通过博客来记录一下LVS-NAT模式的配置流程。

LVS服务的简介：

LVS是Linux Virtual Server的简写，意即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统，在1998年5月由章文嵩先生主导开发。LVS集群实现了IP负载均衡技术和基于内容请求分发技术。调度器通过将请求均衡地转移到不同的服务器上执行，且可以屏蔽掉后台故障的服务器，从而将一组服务器构成一个高性能的、高可用的服务器集群，而这样的结构对客户端来说是完全透明的，所以无需修改客户端和服务器端的程序。

一：负载均衡群集原理

1.1：群集的含义

  • Cluster，群集，集群

  • 由多台主机构成，但对外只表现为一个整体

  • 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

1.2：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

阿里云中的SLB是典型的负载均衡调度器，ECS是云主机（虚拟机）

SLB调度ECS，多个ECS组成资源池，构成云计算的基础

1.3：何为LVS？

LVS——Linux Virtual Server，即Linux虚拟服务器（虚拟主机、共享主机），虚拟主机在这里就不再赘述了，相信大家都明白。

而LVS是一个虚拟的服务器集群系统，其实现的是一个高性能、高可用的服务器。目前LVS已经被集成到Linux内核模块中。

1.4：LVS的构成

从物理层面上讲，LVS的主要组成：

  1. 负载调度器(load balancer/ Director)，它是整个集群对外面的前端机，负责将客户的请求发送到一组服务器上执行，而客户认为服务是来自一个IP地址(我们可称之为虚拟IP地址)上的。
  2. 服务器池(server pool/ Realserver)，是一组真正执行客户请求的服务器，执行的服务一般有WEB、MAIL、FTP和DNS等。
  3. 共享存储(shared storage)，它为服务器池提供一个共享的存储区，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务

mark

1.4：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

1.4.1：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

1.4.2：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）

1.4.3：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

1.5：群集的负载调度三种工作模式

1.51：NAR

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

mark

1.52：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

mark

1.53：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

    mark

工作模式区别 NAT模式 TUN模式 DR模式
Real server（节点服务器）
Server number（节点数量） Low 10-20 High 100 High 100
真实网关 负载调度器 自有路由器 自由路由器
IP地址 公网+私网 公网 私网
优点 安全性高 Wan环境加密数据 性能最高
缺点 效率低，压力大 需要隧道支持 不能跨越LAN

二：部署步骤

1.加载ip_vs模块，安装ipvsadm工具

2.开启路由转发

3.新建LVS虚拟服务器并添加节点服务器

4.配置节点服务器

5.保存规则并测试

BL主机（负载调度器）：

使用轮询（rr）调度算法

主机名称 内网IP地址 外网IP地址 部署软件
LVS-master（BL主机） 192.168.100.1 12.0.0.1 ipvsadm
NFS 192.168.100.30 无 nfs、rpcbind
WEB1 192.168.100.10 无 httpd、nfs-utils
WEB2 192.168.100.20 无 httpd、nfs-utils

2.1：配置LVS服务器

#加载ip_vs模块，安装ipvsadm工具
[root@localhost ~]# modprobe ip_vs
[root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
#下载管理模块工具
[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm

  • 给LVS服务器配置双网卡

  • 都设置为仅主机模式

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#使用无法显示网卡
[root@localhost ~]# systemctl start NetworkManager

[root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
#复制ens33 新网卡为ens36
[root@localhost network-scripts]# cp -p ifcfg-ens33 ifcfg-ens36
#编辑ens33

NAME=ens33
UUID=86503bd2-47b6-4518-8a5f-63e4de03d11e
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.100.1
PREFIX=24

#配置ens36     作为内网网关

NAME=ens36
DEVICE=ens36
ONBOOT=yes
IPADDR=12.0.0.1
NETMASK=255.255.255.0

#重启网卡
[root@localhost network-scripts]# systemctl restart network

2.2：web1配置

#下载apache服务
[root@web1 ~]# yum -y install httpd

网络模式选择仅主机
[root@web1 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.100.10
PREFIX=24
GATEWAY=192.168.100.1

#重启网卡
[root@web1 ~]# systemctl restart network

2.2：web2设置

[root@web2 ~]# yum -y install httpd

#同样的方法配置完成重启网卡
[root@web2 ~]# systemctl restart network

ping一下两台服务器网关测试连接性
ping 192.168.100.1
....连接没问题

2.3：配置NFS服务器

[root@nfs ~]# yum -y install rpcbind nfs-utils
  • 配置网卡为仅主机模式
[root@nfs ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

IPADDR=192.168.100.30
GATEWAY=192.168.30.1
NETMASK=255.255.255.0
PREFIX=24

#重启网卡
[root@nfs ~]# systemctl restart network
  • 设置共享目录启动服务并关闭防火墙
#创建两个站点目录
[root@nfs ~]# cd /opt
[root@nfs opt]# mkdir shuai tom
[root@nfs opt]# chmod 777 shuai/ tom/
#编辑共享目录
[root@nfs opt]# vim /etc/exports
#rw：读写 sync:同步

/opt/shuai 192.168.100.0/24(rw,sync)
/opt/tom 192.168.100.0/24(rw,sync)

#重启服务关闭防火墙
[root@nfs opt]# systemctl start rpcbind
[root@nfs opt]# systemctl start nfs
[root@nfs opt]# iptables -F
[root@nfs opt]# setenforce 0

#发布共享
[root@nfs opt]# exportfs -rv
exporting 192.168.100.0/24:/opt/tom
exporting 192.168.100.0/24:/opt/shuai

  • 切换到web1跟web2挂载共享目录

//web1查看
#显示nfs的信息
[root@web1 ~]# showmount -e 192.168.100.30
Export list for 192.168.100.30:
/opt/tom   192.168.100.0/24
/opt/shuai 192.168.100.0/24
1

//web2查看
[root@web2 ~]# showmount -e 192.168.100.30
Export list for 192.168.100.30:
/opt/tom   192.168.100.0/24
/opt/shuai 192.168.100.0/24

#web1进行挂载共享目录
[root@localhost network-scripts]# vim /etc/fstab 
#编辑以下内容
192.168.100.30:/opt/shuai       /var/www/html   nfs     faults  0 0


#加载挂载
[root@web1 ~]# mount -a
#查看挂载
[root@web1 ~]# df -Th
文件系统                类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
.....省略信息
192.168.100.30:/opt/shuai   nfs4       50G  4.1G   46G    9% /var/www/html


#web2进行共享挂载

[root@web2 ~]# vim /etc/fstab 
#编写
192.168.100.30:/opt/tom      /var/www/html   nfs     defaults        0 0
#加载挂载
ot@web2 ~]# mount -a

#查看挂载
[root@web2 ~]# df -Th
文件系统                类型      容量  已用  可用 已用% 挂载点
....省略信息
192.168.100.30:/opt/tom     nfs4       50G  4.1G   46G    9% /var/www/html

编写web1跟web2的首页信息

[root@web1 ~]# cd /var/www/html/
[root@web1 html]# vim index.html
#编写主页信息
<h1>hello boy</h1>

#重启服务
[root@web1 html]# systemctl restart httpd

#编写web2的首页信息
[root@web2 html]# vim index.html

<h1>hello girl</h1>

#重启服务
[root@web2 html]# systemctl restart httpd
  • 查看首页信息

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2.4：配置负载调度器SNAT转发规则

[root@localhost ~]# vim nat.sh

#!/bin/bash
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward    //启动路由转发功能
ipvsadm -C                                   //清除缓存
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr         //VIP地址 访问入口地址  -s启动调度算法 rr：轮巡
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.100.10:80 -m   -m：nat模式
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.100.20:80 -m
ipvsadm                //启用lvs功能实现调度

ipvsadm命令选项解析：
-C：清除内核虚拟服务器表中的所有记录
-A：增加一台新的虚拟服务器
-t：说明虚拟服务器提供的是tcp的服务
-s rr：启用轮询算法
-a：在一个虚拟服务器中增加一台新的真实服务器
-r：指定真实服务器
-m：指定LVS的工作模式为NAT模式
ipvsadm：启用LVS功能

#增加执行权限
[root@localhost ~]# chmod +x nat.sh 
#执行脚本
[root@localhost ~]# sh nat.sh 

nat.sh:行2: /proc/net/ipv4/ip_forward: 没有那个文件或目录
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  12.0.0.1:80 rr
  -> 192.168.100.10:80            Masq    1      0          0         
  -> 192.168.100.20:80            Masq    1      0          0         
 
1：权重自动分配为1

2.5：客户机访问

mark

mark
刷新一下就会轮巡到另一个网页

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转载自blog.csdn.net/weixin_47151643/article/details/108332532
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