lvs负载均衡NAT模式

Posted 2023-03-21

①网站服务器LVS服务器存储和客户端配置IP地址

②在Centos04 配置 NFS共享存储两台 web 服务器连接到共享存储服务器

③在 Centos1配置 LVS 的 NAT 模式指定 LVS 服务器的 P 地址为 192.168.200.10将两合 web 服务器添加到载均衡器服务器池中，在 Centos01 搭建 DNS 客户端​​访问 LVS

01配置IP地址开启路由功能

配置第一台apache网站服务器配置IP地址和服务

配置第二台apache网站服务器IP地址和服务

配置共享存储服务器IP地址和安装NFS服务

客户端配置IP地址

创建共享目录设置网站首页

修改nfs主配置文件

设置第一台apache网站服务链接共享存储

设置第二台apache网站服务器链接共享存储

安装ipvsadmin

安装ipvsadm服务设置开机自动启动

配置ipvsadmin负载均衡服务器

安装dns服务器

配置dns主配置文件

配置dns区域数据文件

启动服务设置开机自动启动测试dns

客户端访问lvs验证

LVS负载均衡DR模式（二）

①Firewalld 防火墙配置 IP 地址，LVS 度器配置 P 地址修改内核参数，配 web 服务器 P 地址配置 NFS 存储服务器IP 地址，客户端配置IP 地址

②搭建共享存储配置允许 web 服务器连接当前 NFS 存储服务器，安装配置网站服务器连接共享存储

③配置LVS 调度器工作模式为DR 路由模式，将 web 服务器添加到服务器池配置防火墙内网访问互联网配置伪若到防火墙外网接口IP 地址将内网LVS 服务器的IP 地址192.168.100.254 的80端口映射到到防火外网P地址192.168.200.10的80端口，在防火墙安装 DNS 服务器映射域名访间 LVS 服务器的网站

配置firewalld防火墙IP地址

配置lvs负载均衡IP地址

配置内核参数禁止lvs负载均衡调度器相应客户端请求

配置第一台网站服务器IP地址

配置第二台网站服务器IP地址

存储NFS服务器配置IP地址

客户端配置IP地址

配置和搭建存储服务器

安装NFS服务器

创建共享存储根目录设置网站主页

配置第一台web服务器链接共享存储

安装apache服务

配置自动挂载共享存储数据到网站根目录

Web服务器生成网卡监听lvs服务器的IP地址

更新网站服务器内核参数配置arp相应客户端请求

配置搭建第二台web服务器链接共享存储

安装apache服务

启动服务设置开机自动启动

配置自动挂载共享存储数据到网站根目录

Web服务器生成网卡监听lvs服务器的IP地址

更新网站服务器内核参数配置arp响应客户端请求

配置lvs服务器

安装ipvsadm负载均衡

配置firewall防火墙接口划分区域

防火墙配置伪装功能

在防火墙服务器配置dns服务器

客户端访问发布外网的服务器

LVS负载均衡！LVS-NAT模式部署！

lvs负载均衡

• 一.企业集群概述
• • 1.集群的含义（cluster）
  • 2.存在的问题
  • 3.问题解决的方法
• 二.企业集群分类
• • 1.负载均衡群集（Load Balance Cluster)
  • 2.高可用集群
  • 3.高性能运算集群
• 三.负载均衡群集架构
• • 1.负载均衡的结构
  • 2.负载均衡群集工作模式分析
  • • （1）NAT模式——地址转换
    • （2）TUN模式——IP隧道
    • （3）DR模式——直接路由
• 四.LVS虚拟服务器
• • 1.介绍
  • 2.lvs的负载调度算法
  • • （1）轮询
    • （2）加权轮询
    • （3）最少连接
    • （4）加权最少连接
• 五.LVS集群创建管理
• • 1.步骤
  • 2.LVS的管理工具–ipvsadm
  • 3.实际案例
• 六.LVS-NAT模式部署
• • 1.实验环境准备
  • 2.配置节点服务器web1，web2（后端服务器）
  • • （1）修改网卡网关为LVS服务器
    • （2）安装httpd
    • （3）分别编辑web1和web2的网站内容
  • 3.配置负载调度器LVS
  • • （1）添加配置虚拟网卡ens36
    • （2）配置SNAT转发规则
    • （3）加载LVS内核模块
    • （4）安装ipvsadm管理工具
    • （5）配置负载分配策略
    • （6）启动策略
  • 4.测试
• 七.总结

一.企业集群概述

1.集群的含义（cluster）

集群、群集由多台主机服务器组成，对外只表现为一个整体。

2.存在的问题

互联网用用中，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，会出现单点故障

3.问题解决的方法

（1）使用价格昂贵性能好的机型

（2）使用普通服务器构建服务器集群

二.企业集群分类

根据群集所针对的目标差异分为3种类型

1.负载均衡群集（Load Balance Cluster)

提高应用系统的响应能力、尽可能处理更多的访问请减少延迟为目标，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

2.高可用集群

提高应用的系统的可靠性、尽可能地减少终端时间为目标，确保服务的连续性，达到高可用的容错效果

HA的工作方式双工和主从两种模式

3.高性能运算集群

提高应用系统的CPU运算速度、扩展硬件资源湖人分析能力为目标，获得相当于大型、超级计算机的搞性能运算能力

高性能依赖于“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

三.负载均衡群集架构

1.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)

2.负载均衡群集工作模式分析

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

（1）NAT模式——地址转换

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，也是个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）TUN模式——IP隧道

采用开放式的网络结构，负载调度器仅作为哭户籍的访问入口，个节点通过各自的intertnet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

特点：访问经过调度器，响应不经过调度器

（3）DR模式——直接路由

采用办开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，但个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

负载调度器与个节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道

特点：
接收请求由LVS处理，响应请求由real server处理；
它们在同一物理网络，响应请求在不同网段，需要通过公共路由器实现

四.LVS虚拟服务器

1.介绍

针对Linux内核开发的负载均衡解决方案

1998年5月，由我国的章文嵩博士创建

LVS 实际上相当于基于IP地址的虚拟化应用， 为基于IP地址和内容请求分发的负载均衡提出了一种高效的解决方法

2.lvs的负载调度算法

（1）轮询

将收到的访问请求按照顺序轮流分配给集群中的个节点（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

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，分配的请求越多；

保证性能强的服务器承担更多的访问流量

（3）最少连接

根据真实服务器一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

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办理的活动连接负载

五.LVS集群创建管理

1.步骤

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

保存负载分配策略

2.LVS的管理工具–ipvsadm

ipvsadm工具选项说明

-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

3.实际案例

环境：LVS调度器作为Web 服务器池的网关，LVS具有两块网卡，分别连接内外网，使用轮询（rr）调度算法。

六.LVS-NAT模式部署

1.实验环境准备

LVS负载调度器：ens33：192.168.206.7 ens36：192.168.100.100（vmnet1）
Web 节点服务器1：192.168.206.177
Web 节点服务器2：192.168.206.188
客户端（win10）：192.168.100.2 (Vmnet1)

PS:
① win10虚拟机（客户端）网关设置为192.168.100.100
② web服务器 网关设置为 192.168.206.7

每台服务器做下时间同步
ntpdate ntp.aliyun.com

2.配置节点服务器web1，web2（后端服务器）

（1）修改网卡网关为LVS服务器

修改网关放到最后做

[root@web1 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

[root@web2 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

（2）安装httpd

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


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

（3）分别编辑web1和web2的网站内容

[root@web1 ~]# echo 'this is aaa' > /var/www/html/index.html


[root@web1 ~]# echo 'this is bbb' > /var/www/html/index.html

3.配置负载调度器LVS

（1）添加配置虚拟网卡ens36

（2）配置SNAT转发规则

[root@lvs ~]# vim /etc/sysctl.conf

[root@lvs ~]# sysctl -p				#刷新生效
net.ipv4.ip_forward = 1

[root@lvs ~]# systemctl start firewalld.service
[root@lvs ~]# iptables -F			#清空防火墙规则
[root@lvs ~]# iptables -t nat -F	#清空nat表规则
[root@lvs ~]#  iptables -t nat -nL	#查看
Chain PREROUTING (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination

Chain INPUT (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination

Chain OUTPUT (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination

Chain POSTROUTING (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination

Chain OUTPUT_direct (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain POSTROUTING_ZONES (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain POSTROUTING_ZONES_SOURCE (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain POSTROUTING_direct (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain POST_public (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain POST_public_allow (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain POST_public_deny (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain POST_public_log (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain PREROUTING_ZONES (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain PREROUTING_ZONES_SOURCE (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain PREROUTING_direct (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain PRE_public (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain PRE_public_allow (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain PRE_public_deny (0 references)
target     prot opt source               destination

Chain PRE_public_log (0 references)
target     prot opt source               destination

[root@lvs ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.206.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 192.168.100.100

说明：
nat表:修改数据包中的源、目标IP地址或端口
POSTROUTING: 在进行路由判断之"后"所要进行的规则(SNAT/MASQUERADE)
PREROUTING: 在进行路由判断之"前"所要进行的规则(DNAT/REDIRECT)
-A: 在规则链的末尾加入新规则
-s:匹配来源地址IP/MASK.
-o 网卡名称匹配从这块网卡流出的数据
-i 网卡名称匹配从这块网卡流入的数据
-j 控制类型

（3）加载LVS内核模块

[root@lvs ~]# modprobe ip_vs					#手动加载ip_vs模块

[root@lvs ~]# cat /proc/net/ip_vs				#查看ip_vs版本信息
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

（4）安装ipvsadm管理工具

[root@lvs ~]# yum install -y ipvsadm

[root@lvs ~]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
[root@lvs ~]# systemctl start ipvsadm.service

启动服务前必须保存负载分配策略，否则将会报错

（5）配置负载分配策略

[root@lvs ~]# cd /opt
[root@lvs opt]# ls
rh
[root@lvs opt]# vim nat.sh

[root@lvs opt]# chmod +x nat.sh
[root@lvs opt]# cat nat.sh
#!/bin/bash
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.100.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.100.100:80 -r 192.168.206.177:80 -m -w 1
ipvsadm -a -t 192.168.100.100:80 -r 192.168.206.188:80 -m -w 1
ipvsadm

（6）启动策略

[root@lvs opt]# sh -x nat.sh
+ ipvsadm -C
+ ipvsadm -A -t 192.168.100.100:80 -s rr
+ ipvsadm -a -t 192.168.100.100:80 -r 192.168.206.177:80 -m -w 1
+ ipvsadm -a -t 192.168.100.100:80 -r 192.168.206.188:80 -m -w 1
+ ipvsadm
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  lvs:http rr
  -> 192.168.206.177:http         Masq    1      0          0
  -> 192.168.206.188:http         Masq    1      0          0

4.测试

在win10上使用浏览器访问192.168.100.100，刷新浏览器测试负载均衡

刷新网页

[root@lvs opt]# watch -n 1 ipvsadm

七.总结

这里介绍了lvs负载均衡以及lvs-nat模式的部署。

小结
LVS不适用于小型的集群

LVS的3种工作模式的区别比较