LVS負荷分散クラスター、NATモードLVS負荷分散の実際の展開
1.エンタープライズクラスターアプリケーションの概要
1.1クラスターの意味
クラスター、クラスターは
複数のホストで構成されていますが、全体として外部にのみ表示され、1つのアクセスエントリ（ドメイン名またはIPアドレス）のみを提供します。これは、大規模なコンピューターに相当します。
1.2問題
インターネットアプリケーションでは、サイトのハードウェアパフォーマンス、応答速度、サービスの安定性、およびデータの信頼性に対する要件がますます高くなっているため、単一のサーバーで負荷分散と高可用性の要件を満たすことができなくなりました。
1.3解決策
●高価なミニコンピューターとメインフレームを使用する（垂直拡張）
●比較的安価な複数の通常サーバーを使用してサービスクラスターを構築する（水平拡張）
複数のサーバーを統合することにより、LVSを使用して高可用性と負荷分散を実現
し、同じIPアドレスで外部と同じサービス。
企業で一般的に使用されているクラスターテクノロジー-LVS（Linux Virtual Server、Linux Virtual Server）
2、エンタープライズクラスター分類
2.1クラスターのターゲットの違いに応じて、3つのタイプに分けることができます
●負荷分散クラスター
●高可用性クラスター
●ハイパフォーマンスコンピューティングクラスター
2.2負荷分散クラスター
●アプリケーションシステムの応答性を向上させ、できるだけ多くのアクセスリクエストを処理し、目標としてレイテンシを削減し、高い同時実行性と高負荷（LB）の全体的なパフォーマンスを実現します
●LB負荷分散は、マスターノードの分散アルゴリズムに依存します。サーバーアクセス要求は複数のサーバーノード間で共有されるため、システム全体の負荷が軽減されます。たとえば、「DNSポーリング」、「リバースプロキシ」などです。
エンタープライズクラスタ分類2-2
2.3高可用性クラスター
●、アプリケーションシステムの信頼性を向上可能な限り中断時間を減少させる、サービスの継続性を確保し、高可用性（HA）のフォールトトレランス効果を達成
●の作業モードHAを含む二重鎖とマスタースレーブモード。デュプレックスはすべてのノードが同時にオンラインになります。マスターとスレーブのオンラインはマスターノードのみですが、障害が発生するとスレーブノードは自動的にマスターノードに切り替えることができます。たとえば、「フェイルオーバー」、「デュアルマシンホットスタンバイ」などです。
2.4高性能コンピュータークラスター
●アプリケーションシステムのCPUコンピューティング速度を向上させるために、ハードウェアリソースと分析機能を拡張し、大規模なスーパーコンピューターと同等のハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）機能を取得します。
●ハイパフォーマンスは「分散コンピューティング」に依存し、 「パラレルコンピューティング」。専用のハードウェアとソフトウェアにより、複数のサーバーのCPU、メモリ、その他のリソースが統合され、大型のスーパーコンピューターだけが持つコンピューティングパワーを実現します。たとえば、「クラウドコンピューティング」、「グリッドコンピューティング」などです。
3、負荷分散クラスターアーキテクチャ
3.1負荷分散の構造
3.1.1最初のレイヤーであるロードスケジューラ（ロードバランサーまたはディレクター）
クラスタシステム全体にアクセスするための唯一の入り口である、すべてのサーバーで共有されるVIPアドレスは外部で使用され
ます。これは、クラスタIPアドレスとも呼ばれます。通常、メインスケジューラとバックアップスケジューラの2つのスケジューラは、ホットバックアップを実装するように構成されています。メインスケジューラに障害が発生した場合、
高可用性を確保するために、メインスケジューラをバックアップスケジューラにスムーズに置き換えることができます。
3.1.2第2層、サーバープール
クラスターによって提供されるアプリケーションサービスはサーバープールによって負担されます。各ノードには独立したRIPアドレス（実際のIP）があり、スケジューラーによって分散されたクライアント要求のみを処理します。ノードに一時的な障害が発生すると、ロードスケジューラのフォールトトレラントメカニズムがノードを分離し、エラーが解消されるのを待ってからサーバープールに再入します。
3.1.3第3層、共有ストレージ（共有ストレージ）
サーバープール内のすべてのノードに安定した一貫性のあるファイルアクセスサービスを提供して、クラスター全体の統合を確保します。共有ストレージは、NASデバイス、またはNFS共有サービスを提供する専用サーバーを使用できます。
4、負荷分散クラスターの動作モード分析
■負荷分散クラスタは、現在、企業で最も一般的に使用されているクラスタタイプです。
■クラスタの負荷スケジューリングテクノロジには、3つのE動作モードがあります。
アドレス変換
IPトンネル
直接ルーティング
4.1NATモード
4.1.1アドレス変換
●NATモードと呼ばれるネットワークアドレス変換
●ファイアウォールと同様のプライベートネットワーク構造であるロードスケジューラは、すべてのサーバーノードのゲートウェイ、つまり
クライアントのアクセスエントリとして機能し、各ノードのアクセス出口としても機能します。クライアントへの応答
サーバーノードは、ロードスケジューラと同じ物理ネットワーク上にあるプライベートIPアドレスを使用し、セキュリティは他の2つのモードよりも優れています
4.2TUNモード
4.2.1IPトンネル
●IPトンネル、略してTUNモード
●オープンネットワーク構造を採用し、ロードスケジューラはクライアントのアクセスポータルとしてのみ機能し、各ノードはロードスケジューラを通過するのではなく、独自のインターネット接続を介してクライアントに直接応答します。
●サーバーノードはインターネットのさまざまな場所に散在しており、独立したパブリックIPアドレスを持ち、専用のIPトンネルを介してロードスケジューラと通信します。
4.3DRモード
4.3.1直接ルーティング
●直接ルーティング、DRモードと呼ばれます。
●TUNモードの構造と同様のセミオープンネットワーク構造を使用しますが、ノードはどこにでも分散しているわけではなく、
スケジューラと同じ物理ネットワーク上にあります。●ロードスケジューラとローカルネットワーク接続を介した各ノードサーバー、専用のIPトンネル
H販売を確立する必要はありません
5、LVS仮想サーバー
5.1Linux仮想サーバー
Linuxカーネル用に開発された負荷分散ソリューション。1998年5月に私の国の張文松博士によって設立されました。
公式サイト：http：//www.linuxvirtualserver org /
●LVSは実際にはIPアドレスに基づく仮想化アプリケーションと同等であり、IPアドレスとコンテンツリクエストの分散に基づく負荷分散のための効率的なソリューションを提案します
。LVSはLinuxの一部になりました。カーネルはデフォルトでip_vsモジュールとしてコンパイルされ、必要に応じて自動的に呼び出すことができます。CentOS 7システムでは、次の操作でip_Vsモジュールを手動でロードし、現在のシステムのip_vsモジュールのバージョン情報を表示できます。
# 确认内核对LVS的支持
[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
5.2LVSロードスケジューリングアルゴリズム
5.2.1ラウンドロビン
◆受信したアクセス要求をクラスタ内の各ノード（実サーバ）に順番に割り当て、実際の接続数やサーバのシステム負荷に関係なく、各サーバを平等に扱います。
5.2.2加重ラウンドロビン
◆スケジューラーによって設定された重み値に従って要求を分散します。重み値が高いノードが最初にタスクを取得します。割り当てられる要求が多くなります
◆パフォーマンスの高いサーバーがより多くのトラフィックを処理できるようにします
5.2.3最小の接続
◆実サーバーが確立した接続数に応じて分散し、接続数が最も少ないノードへのアクセス要求を優先します。
5.2.4加重最小接続
◆サーバーノードのパフォーマンスの差が大きい場合、実サーバーの重みを自動的に調整できます。
◆パフォーマンスの高いノードは、アクティブな接続負荷の大部分を負担します。
6、ipvsadmツールを使用します
lvsクラスターの作成と管理
创建虚拟服务器----->添加、删除服务器节点----->查看群集和节点情况----->保存负载分配策略
7、ipvsadmツールオプションの説明
-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
-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 -ln
8つのNATモードLVS負荷分散クラスター展開
负载调度器：内网关ens33：192.168.238.20， 外网关ens36：12.0.0.1
Web节点服务器1：192. 168.238.100
Web节点服务器2：192. 168.238.101
NFS服务器：192.168.238.10
客户端：192.168.238.200
1.共有ストレージを展開します（NFSサーバー：192.168.238.10）
关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum install nfs-utils rpcbind -y 提供远程调用服务
systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service
systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
mkdir /opt/jiedian1 /opt/jiedian2 赋权
chmod 777 /opt/jiedian1 /opt/jiedian2
vim /etc/exports ---->尽量不给写的权限
/usr/share *(ro, sync) ----> 生产环境使用
/opt/jieidan1 192.168.238.0/24(rw,sync)
/opt/jiedian2 192.168.238.0/24(rw,sync)
重启服务
systemctl restart nfs.service
showmont -e
发布共享
exportfs -rv
echo 'this is jieidan1!' > /opt/jiedian1/index.html
echo 'this is jiedian2!' >/opt/jiedian2/index.html
2.ノードサーバーを構成します（192.168.238.100、192.168.238.101）
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum install httpd -y
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service
yum install nfs-utils rpcbind -y
showmount -e 192.168.238.10
systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind
--192.168.238.100---
mount.nfs 192.168.238.10:/opt/jiedian1 /var/www/html
#echo 'this is jiedian1!' > /var/www/html/index.html
vim /etc/fstab
192.168.238.10:/opt/jiedian1 /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0
--192.168.238.101---
mount.nfs 192.168.238.10:/opt/jiedian2 /var/www/html
#echo 'this is jiedian2!' > /var/www/html/index.html
vim /etc/fstab
192.168.238.10:/opt/jiedian2 /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0
# 共享目录 挂载点 协议 参数
3.ロードスケジューラを構成します（内部ゲートウェイens33：192.168.238.20、外部ゲートウェイens36：12.0.0.1）
vim /etc/sysconfig/network.....
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
(1)配置SNAT转发规则
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
或echo '1' > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
sysctl -P
iptables -t nat -F
iptables -F
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.238.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 12.0.0.1
#-t 指定nat表 -A加入规则链 -s指定源IP地址或网段 -o出站接口 -j指定控制类型 --to-source指定要转换的IP地址
(2)加载LVS内核模块
modprobe ip_vs 加载ip_ vs模块
cat /proc/net/ip_vs 查看ip_ vs版本信息
(3)安装ipvsadm管理工具
yum -y install ipvsadm
--启动服务前须保存负载分配策略---
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或者ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service
(4)配置负载分配策略(NAT模式只要在服务器上配置，节点服务器不需要特殊配置)
ipvsadm -ln #查看是否有策略
ipvsadm -C #清除原有策略
ipvsadm -ln #再次检测
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr -A添加虚拟服务器 -t指定VIP地址和端口 -s指定负载调度算法 rr轮询
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.238.100:80 -m -w 1 -a添加真实服务器 -r指定RIP地址和端口 -m使用NAT群集模式 [-w 1]指定权重
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.238.101:80 -m -w 1
#指定权重
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipvsadm #启用策略
ipvsadm -ln #查看节点状态，Masq代表NAT模式
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm #保存策略
ipvsadm -d -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.238.11:80 -m -w 1 #删除群集中某一节点服务器
ipvsadm -D -t 12.0.0.1:80 #删除整个虚拟服务器
systemctl stop ipvsadm #停止服务(清除策略)
systemctl start ipvsadm #启动服务(重建规则)
ipvsadm-restore < /etc/sysconfig/ipvsadm #恢复LVS策略
