负载均衡集群之——LVS-NAT的部署
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了负载均衡集群之——LVS-NAT的部署相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
LVS-NAT部署
一、概述
1.1 集群
Cluster，又叫群集
由多台主机构成，对外表现为一个整体，只提供一个访问入口（域名或IP地址），相当于一台大型计算机
二、分类
对目标差异可分为三种
- 负载均衡集群
- 高可用集群
- 高性能运算集群
2.1 负载均衡集群
- 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，将来自客户机的访问请求分担给多个服务器节点，从而缓解整个系统的负载压力
2.2 高可用集群
- 提高应用系统的可靠性、尽可能减少中断时间为目标，确保服务连续性，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，双工即所有节点同时在线；主从则只有主节点在线，但当出现故障时从节点能自动切换为主节点
2.3 高性能运算集群
- 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、负载均衡架构
3.1 负载调度器
Load Balancer或Director
访问整个群集系统的唯一入口， 对外使用所有服务器共有的VIP地址，也称为群集IP地址。通常会配置主、备两台调度器实现热备份，当主调度器失效以后能够平滑替换至备用调度器，确保高可用性
3.2 服务器池
Server Pool
群集所提供的应用服务、由服务器池承担，其中每个节点具有独立的RIP地址(真实IP)，只处理调度器分发过来的客户机请求。当某个节点暂时失效时，负载调度器的容错机制会将其隔离，等待错误排除以后再重新纳入服务器池
3.3 共享存储
Share Storage
为服务器池中的所有节点提供稳定、一致的文件存取服务， 确保整个群集的统一性。共享存储可以使用NAS设备，或者提供NFS共享服务的专用服务器。
四、负载均衡集群工作模式
三种
- 地址转换
- IP隧道
- 直接路由
4.1 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，既是客户机的访问入口，又是各节点回应客户机的访问出口
- 服务器节点用的是私有IP地址，与负载调度器位于同一个物理网络，安全性优于其他两个
- 缺点则是因为各种请求都要经过负载调度器，所以负载调度器本身会成为瓶颈
4.2 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
4.3 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
- 调度器根据分发策略把客户端分发到后端服务器，而服务器接收到请求直接回复客户端 不经过调度服务器
五、LVS虚拟服务器
5.1 概述
- 全称： Linux Virtual Server
- 针对Linux内核开发的负载均衡解决方案
- 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
- LVS现在已成为Linux内核的一部分，默认编译为 ip_vs 模块,必要时能够自动调用。在CentOS 7系统中，以下操作可以手动加载ip_ vs模块，并查看当前系统中ip_ _vs 模块的版本信息
5.2 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，权重值高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
最少连接
Least Connections
- 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
Weighted Least Connections
- 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
5.3 ipvsadm 选项说明
| 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（小写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“-1”选项组合使用。ipvsadm -1n |
六、LVS负载均衡集群部署
6.1 准备工作
IP配置
负载调度器：内网（ens33）192.168.253.11、外网（ens34）12.0.0.1
web1节点服务器：192.168.253.22
web2节点服务器：192.168.253.33
NFS服务器：192.168.253.44
客户机：12.0.0.12
附图
6.2 部署NFS服务器（共享存储）
关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
安装软件服务
yum -y install nfs-utils
yum -y install rpcbind
# 开启服务
systemctl status nfs-utils
systemctl status rpcbind
# 加入自启
systemctl enable nfs-utils
systemctl enable rpcbind
创建web服务器网页共享目录
# 创建目录
mkdir /opt/web1
mkdir /opt/web2
# 赋最高权限
chmod 777 /opt/web1 /opt/web2
# 编辑网页内容
echo 'wo shi web1' > /opt/web1/index.html
echo 'wo shi web2' > /opt/web2/index.html
# 共享文件
vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/web1 192.168.253.0/24(rw,sync)
/opt/web2 192.168.253.0/24(rw,sync)
# 发布共享
exportfs -rv
exporting 192.168.253.0/24:/opt/web2
exporting 192.168.253.0/24:/opt/web1
exporting *:/usr/share
6.3 配置节点服务器
web1
关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
安装软件
yum -y install httpd
systemctl start httpd
systemctl enable httpd
挂载
# 安装软件
yum -y install nfs-utils rpcbind
# 查看是否可挂载
showmount -e 192.168.253.44
Export list for 192.168.253.44:
/usr/share *
/opt/web2 192.168.253.0/24
/opt/web1 192.168.253.0/24
# 开启rpc服务
systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind
# 设置挂载
mount.nfs 192.168.253.44:/opt/web1 /var/www/html/
# 自动挂载
vim /etc/fstab
192.168.253.44:/opt/web1 /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0
web2
关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
安装软件
yum -y install httpd
systemctl start httpd
systemctl enable httpd
挂载
# 安装软件
yum -y install nfs-utils rpcbind
# 查看是否可挂载
showmount -e 192.168.253.44
Export list for 192.168.253.44:
/usr/share *
/opt/web2 192.168.253.0/24
/opt/web1 192.168.253.0/24
# 开启rpc服务
systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind
# 设置挂载
mount.nfs 192.168.253.44:/opt/web1 /var/www/html/
# 自动挂载
vim /etc/fstab
192.168.253.44:/opt/web2 /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0
6.4 配置负载调度器
关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
配置snat转发规则
echo 'net.ipv4.ip_forward=1' >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1
# 清除规则
iptables -F
iptables -F -t nat
# 加入规则
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.253.0/24 -o ens34 -j SNAT --to-source 12.0.0.1
加载LVS内核模块
# 加载模块
modprobe ip_vs
# 查看版本信息
cat /proc/net/ip_vs
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done
安装ipvsadm工具
yum -y install ipvsadm
# 启动前须保存负载分配策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
# 开启服务
systemctl start ipvsadm
配置负载分配策略
# 消除原策略
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.253.22:80 -m
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.253.33:80 -m
# 启用策略
ipvsadm
# 查看节点状态
ipvsadm -ln
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
-> 192.168.253.22:80 Masq 1 0 0
-> 192.168.253.33:80 Masq 1 0 0
6.5 测试
客户机访问
过一会再访问，自动切换
6.6 补充
# 删除集群中某一节点服务器
ipvsadm -d -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.253.22:80
# 删除整个虚拟服务器
ipvsadm -D -t 12.0.0.1:80
# 停止服务(清除策略)
systemctl stop ipvsadm
#启动服务( 重建规则)
systemctl start ipvsadm
#恢复LVS策略
ipvsadm-restore < /etc/ sysconfig/ ipvsadm
以上是关于负载均衡集群之——LVS-NAT的部署的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章