對LVS負載均衡群集的總結

下文給大家帶來對LVS負載均衡群集的總結，希望能夠給大家在實際運用中帶來一定的幫助，負載均衡涉及的東西比較多，理論也不多，網上有很多書籍，今天我們就用億速云在行業內累計的經驗來做一個解答。

群集應用概述

群集的含義

1.Cluster,集群、群集
2.由多臺主機構成，但對外只表現為一個整體

在互聯網應用中，隨著站點對硬件性能、響應速度、服務穩定性、數據可靠性等要求越來越高，單臺云服務器力不從心

解決方法

1.使用價格昂貴的小型機、大型機
2.使用普通服務器構建服務群集

企業群集分類

根據群集所針對的目標差異，可分為三種類型：

1.負載均衡群集（輪詢，最小連接的加權重）
2.高可用群集（訪問的速度，可靠性）
3.高性能運算群集（并發處理任務）

負載均衡群集(Load Balance Cluster)

1.以提高應用系統的響應能力、盡可能處理更多的訪問請求、減少延遲為目標，獲得高并發、負載(LB) 的整體性能
2.LB的負載分配依賴于主節點的分流算法

高可用群集(High Availability Cluster)

1.以提高應用系統的可靠性、盡可能地減少中斷時間為目標，確保服務的連續性，達到高可用(HA) 的容錯效果
2.HA的工作方式包括雙工和主從兩種模式

高性能運算群集(High Performance Computer Cluster)

1.以提高應用系統的CPU運算速度、擴展硬件資源和分析能力為目標，獲得相當于大型、超級計算機的高性能運算(HPC)能力
2.高性能運算群集的高性能依賴于"分布式運算”、“并行計算” ，通過專用硬件和軟件將多個服務器的CPU、內存等資源整合在一起，實現只有大型、超級計算機才具備的計算能力

負載均衡群集工作模式分析

負載均衡群集是目前企業用得最多的群集類型

群集的負載調度技術有三種工作模式：

1.地址轉換
2.IP隧道
3.直接路由（DR）

NAT模式

地址轉換(Network Address Translation)：

1.簡稱NAT模式，類似于防火墻的私有網絡結構，負載調度器作為所有服務器節點的網關，即作為客戶機的訪問入口，也是各節點回應客戶機的訪問出口
2.服務器節點使用私有IP地址，與負載調度器位于同一個物理網絡，安全性要優于其他兩種方式

TUN模式

IP隧道(IP Tunnel)：

1.簡稱TUN模式，采用開放式的網絡結構，負載調度器僅作為客戶機的訪問入口，各節點通過各自的Internet連接直接回應客戶機，而不再經過負載調度器
2.服務器節點分散在互聯網中的不同位置，具有獨立的公網IP地址,通過專用IP隧道與負載調度器相互通信

DR模式

直接路由(Direct Routing)

1.簡稱DR模式，采用半開放式的網絡結構，與TUN模式的結構類似，但各節點并不是分散在各地，而是與調度器位于同一個物理網絡
2.負載調度器與各節點服務器通過本地網絡連接，不需要建立專用的IP隧道

負載均衡群集架構

負載均衡的結構：

1.第一層，負載調度器(Load Balancer或Director)
2.第二層，服務器池(Server Pool)
3.第三層，共享存儲(Share Storage)

LVS的負載調度算法

1.輪詢(Round Robin)：

1.將收到的訪問請求按照順序輪流分配給群集中的各節點(真實服務器)
2.均等地對待每一臺服務器， 而不管服務器實際的連接數和系統負載

2.加權輪詢(Weighted Round Robin)：

1.根據真實服務器的處理能力輪流分配收到的訪問請求，調度器可以自動查詢各節點的負載情況，并動態調整其權重
2.保證處理能力強的服務器承擔更多的訪問流量

3.最少連接(Least Connections)

根據真實服務器已建立的連接數進行分配，將收到的訪問請求優先分配給連接數最少的節點

4.加權最少連接(Weighted Least Connections)

1.在服務器節點的性能差異較大的情況下，可以為真實服務器自動調整權重
2.權重較高的節點將承擔更大比例的活動連接負載

使用ipvsadm工具

LVS群集創建與管理步驟

NFS共享存儲服務

Network File System，網絡文件系統

1.依賴于RPC (遠端過程調用)
2.需安裝nfs-utils、rpcbind軟件包
3.系統服務: nfs、 rpcbind
4.共享配置文件: /etc/exports

在客戶機中訪問NFS共享資源

1.安裝rpcbind軟件包，并啟動rpcbind服務
2.手動掛載NFS共享目錄
3.fstab自動掛載設置

實驗環境部署

CentOS 7-1：調度器及網關（兩塊網卡）         外網(ens36)：12.0.0.1      內網(ens33)：192.168.200.1

CentOS 7-2：網站服務器（Apache）                192.168.200.110

CentOS 7-3：網站服務器（Apache）                192.168.200.120

CentOS 7-4：共享存儲服務器                  192.168.200.130

Windows 7 : 客戶端                             12.0.0.12

第一步:聯網狀態下,在每臺服務器上安裝服務軟件包

1.在調度器服務器上安裝ipvsadm管理工具

#要先添加一個網絡適配器，成為兩個網卡
#安裝ipvsadm管理工具
[root@localhost ~]# yum install ipvsadm -y

2.在兩臺web節點服務器上的操作

#安裝httpd服務
[root@localhost ~]# yum install httpd -y

3.在共享存儲服務器上的操作

#使用rpm查詢是否有nfs-utils和rpcbind軟件包
[root@localhost ~]# rpm -q nfs-utils
nfs-utils-1.3.0-0.48.el7.x86_64
[root@localhost ~]# rpm -q rpcbind 
rpcbind-0.2.0-42.el7.x86_64

第二步:配置共享存儲服務器

#修改ens33網卡配置
[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
BOOTPROTO="static"      #將dhcp改為static
DEVICE="ens33"
ONBOOT="yes"
IPADDR=192.168.200.130      #在末行下追加：IP地址，子網掩碼和網關
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.200.1

#重啟網絡服務
[root@localhost ~]# systemctl network restart 

#關閉防火墻和安全功能
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service 
[root@localhost ~]# setenforce 0

#開啟nfs共享服務
[root@localhost ~]# systemctl start nfs.service
[root@localhost ~]# systemctl start rpcbind.service

#編輯共享目錄配置文件
[root@localhost ~]# vim /etc/exports

#寫入共享目錄條目,并授予讀寫權限
/usr/share *(ro,sync)
/opt/accp 192.168.200.0/24(rw,sync)
/opt/kgc 192.168.200.0/24(rw,sync)

[root@localhost ~]# cd /opt/
[root@localhost opt]# mkdir kgc accp
[root@localhost opt]# chmod 777 kgc/ accp/  #提升目錄權限

[root@localhost opt]# exportfs -rv      #進行發布共享目錄
exporting 192.168.200.0/24:/opt/kgc
exporting 192.168.200.0/24:/opt/accp
exporting *:/usr/share

第三步:配置Web1節點服務器

#修改ens33網卡配置
[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
BOOTPROTO="static"      #將dhcp改為static
DEVICE="ens33"
ONBOOT="yes"
IPADDR=192.168.200.110      #追加IP地址，子網掩碼以及網關
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.200.1

#重啟服務
[root@localhost ~]# systemctl network restart 

#關閉防火墻和安全功能
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service 
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# systemctl start httpd.service
[root@localhost ~]# netstat -ntap | grep 80 
tcp6       0      0 :::80               :::*            LISTEN          7315/httpd          
[root@localhost ~]# ping 192.168.200.130
PING 192.168.200.130 (192.168.200.130) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.754 ms
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.372 ms
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.372 ms
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.372 ms
[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.200.130
Export list for 192.168.200.130:
/usr/share *
/opt/kgc  192.168.200.0/24
/opt/accp  192.168.200.0/24

#掛載網站
[root@localhost ~]# mount.nfs 192.168.200.130:/opt/kgc /var/www/html/

[root@localhost ~]# cd /var/www/html/
[root@localhost html]# echo "this is kgc web" > index.html
[root@localhost html]# ls
index.html

第四步:確認存儲服務器上查看有無站點文件

[root@localhost ~]# cd /opt/
[root@localhost opt]# ls
kgc  accp  rh

[root@localhost opt]# cd kgc/
[root@localhost accp]# cat index.html 
this is kgc web

第五步:驗證Web1節點服務器提供的網頁

第六步:配置Web2節點服務器上

#修改ens33網卡配置
[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
BOOTPROTO="static"      #將dhcp改為static
DEVICE="ens33"
ONBOOT="yes"
IPADDR=192.168.200.120  #追加IP地址，子網掩碼以及網關
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.200.1

[root@localhost ~]# systemctl network restart 
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service 
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# systemctl start httpd.service
[root@localhost ~]# netstat -ntap | grep 80 
tcp6       0      0 :::80               :::*            LISTEN          7315/httpd   
[root@localhost ~]# ping 192.168.200.130
PING 192.168.200.130 (192.168.200.130) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.853 ms
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.853 ms
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.624 ms
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.624 ms
[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.200.130
Export list for 192.168.200.130:
/usr/share *
/opt/kgc   192.168.200.0/24
/opt/accp  192.168.200.0/24
[root@localhost ~]# mount.nfs 192.168.200.130:/opt/accp /var/www/html/

[root@localhost ~]# cd /var/www/html/
[root@localhost html]# echo "this is accp web" > index.html
[root@localhost html]# cat index.html
this is accp web

第七步: 確認存儲服務器上查看有無站點文件

[root@localhost ~]# ls /opt/
kgc  accp  rh
[root@localhost opt]# cd accp/
[root@localhost accp]# cat index.html 
this is accp web

第八步:驗證Web2節點服務器提供的網頁

第九步:配置調度服務器

#修改ens33網卡配置
[root@localhost network-scripts]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
BOOTPROTO="static"      #將dhcp改為static
DEVICE="ens33"
ONBOOT="yes"            #追加IP地址，子網掩碼以及網關
IPADDR=192.168.200.1
NETMASK=255.255.255.0

[root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@localhost network-scripts]# ls
ifcfg-ens33  ifdown-ppp       ifup-ib      ifup-Team
ifcfg-lo     ifdown-routes    ifup-ippp    ifup-TeamPort
[root@localhost network-scripts]# cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens36

#修改ens36網卡
[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-ens36
BOOTPROTO="static"      #將dhcp改為static
NAME="ens36"            #改名稱為ens36
UUID號刪除
DEVICE="ens36"          #改名稱改為ens36
ONBOOT="yes"
IPADDR=12.0.0.1         #追加IP地址，子網掩碼以及網關
NETMASK=255.255.255.0

[root@localhost network-scripts]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
BOOTPROTO="static"      #將dhcp改為static
DEVICE="ens33"
ONBOOT="yes"            #追加IP地址，子網掩碼以及網關
IPADDR=192.168.200.1
NETMASK=255.255.255.0

[root@localhost network-scripts]# systemctl network restart 
[root@localhost network-scripts]# vim /etc/sysctl.conf 
#在尾行行追加一下條目
net.ipv4.ip_forward=1

#加載路由轉發
[root@localhost network-scripts]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1

[root@localhost network-scripts]# iptables -t nat -F
[root@localhost network-scripts]# iptables -F

#配置SNAT轉發規則
[root@localhost network-scripts]# iptables -t nat -A POSTROUTING -o ens36 -s 192.168.200.0/24 -j SNAT --to-source 12.0.0.1

第十步:加載LVS內核模塊

[root@localhost network-scripts]# modprobe ip_vs
[root@localhost network-scripts]# 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

第十一步:保存配置項并啟動服務

#將設置進行保存
[root@localhost network-scripts]# ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
[root@localhost network-scripts]# systemctl start ipvsadm.service 

#配置負載分配策略
[root@localhost network-scripts]# cd /opt/
[root@localhost opt]# vim nat.sh
#!/bin/bash
#清除內核虛擬服務器表中的所有記錄
ipvsadm -C                              

#添加新的虛擬服務器
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr         
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.200.110:80 -m
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.200.120:80 -m

#生效負載分配策略
[root@localhost opt]# source nat.sh
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  localhost.localdomain:http rr
  -> 129.168.200.110:http         Masq    1      0          0         
  -> 129.168.200.120:http         Masq    1      0          0         

最后一步:使用Windows 7 客戶終端訪問網頁

1.首次訪問到由Web1訪問器提供的網頁

2.刷新網頁后,出現由Web2服務器提供的網頁

看了以上關于對LVS負載均衡群集的總結，如果大家還有什么地方需要了解的可以在億速云行業資訊里查找自己感興趣的或者找我們的專業技術工程師解答的，億速云技術工程師在行業內擁有十幾年的經驗了。