LVS负载均衡集群

Posted 2021-08-18 再给我一次机会

集群：

含义：

由多台主机构成，但对外只表现为一个整体，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

原因：

互联网应用中，随着斩断对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求越来越高，单台服务器已经无法满足负载均衡及高可用的要求

解决方法：

• 使用价格昂贵的小型机、大型机
• 使用对台相对廉价的普通服务器构建服务群集

通过整合多台服务器，使用LVS来达到服务器的高可用和负载均衡，并以同一个IP地址对外提供相同的服务

在企业中常用的一种集群技术——LVS（Linux  Virtual  Server，Linux虚拟服务器）

针对集群所对应的目标差异，可分为三种类型

• 负载均衡集群
• 高可用集群
• 高性能运算集群

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。例如：“DNS轮询” “反向代理”等

高可用集群

• 提高应用系统的可靠性、尽可能地减少中断时间为目标，确保服务的连接性，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；主从则只有主节点再现，但是当故障时从节点能自动切换为主节点。例如，“故障切换” “双机热备”等

高性能运算集群（High Performance Coputer 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。例如，“云计算”“网络计算”等

 负载均衡的结构

第一层，负载调度器（Load Balancer 或 Director）

访问整个集群系统的唯一入口，对外使用所有服务器共有的VIP地址，也称为集群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备用调度器，确保高可用性。

第二层，服务池（Server Pool）

集群所提供的应用服务，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

第三层，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，确保整个集群的统一性。共享存储可以使用NAS设备，或提供NFS共享服务的专用服务器。

负载均衡的结构：

 

负载均衡工作模式

• 负载均衡集群是目前企业用的最多的集群类型

三种工作模式：

• 地址转换
• IP隧道
• 直接路由

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，负责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

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，各个节点通过各自的Internet链接直接回应客户机，而不在经过负载调度器
• 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

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，但是各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

 

 

 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集群中的各个节点（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

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

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集群模式
-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时表示暂停所有节点）
-p 60	表示保持长时间连接60秒
-l	列表查看LVS虚拟服务器（默认查看所有）
-n	以数字形式显示地址、端口等信息，常与“-l”选项组合使用

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NAT模式 LVS负载均衡集群部署

1、部署共享存储

 

 

 

 

 

 2、配置节点服务器

 

 

 

 3、配置负载调度器

 

 

 

 

 

 

 ##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）

 

 

 

 

 

 

 

4、测试