web负载均衡

Posted 2020-09-18 竹上

随着公司产品业务的推广发展壮大，对服务器的硬件性能、相应速度、服务稳定性、数据可靠性的要求越来越高。今后服务器的负载将难以承受所有的访问。从公司的实际情况，运营成本网络安全性考虑，排除使用价格昂贵的大型服务器、以及部署价格高昂的专用负载均衡设备。

DNS轮询负载均衡解决方案虽然成本低廉但是安全性能不是很好，加上公司产品的特殊性需要用户验证的体系，在会话保持方面是一大缺陷，会话保持，如果是需要身份验证的网站，在不修改软件构架的情况下，这点是比较致命的，因为DNS解析无法将验证用户的访问持久分配到同 一服务器。虽然有一定的本地DNS缓存，但是很难保证在用户访问期间，本地DNS不过期，而重新查询服务器并指向新的服务器，那么原服务器保存的用户信息 是无法被带到新服务器的，而且可能要求被重新认证身份，来回切换时间长了各台服务器都保存有用户不同的信息，对服务器资源也是一种浪费。

企业还有另一种选择解决难题，构建集群服务器----通过整合多台相对低廉的普通服务器，以同一个地址对外提供相同的服务。LVS负载均衡集群解决方案是目前企业最常见运用范围最广的一种集群技术。

一、Web服务集群负载均衡理论思路

负载均衡的思路下多台服务器为对称方式，每台服务器都具备等价的地位，都可以单独对外提供服务而无须其它服务器的辅助。然后通过某种负载分担技术，将外部发送来的请求均匀分配到对称结构中的某一台服务器上，而接收到请求的服务器都独立响应客户机的请求。由于建立内容完全一致的Web服务器并不复杂，可以使用服务器同步更新或者共享存储空间等方法来完成，因此负载均衡技术就成为建立一个高负载Web站点的关键性技术。

二、公司外网服务器的网络环境及工作模式的选择

Lvs负载均衡的工作模式一共有三种，分别是

1、network address translation地址转换模式 ；

2、ip tunnel IP隧道模式 ；

3、direct routing直接路由模式。

这3种工作模式中，NAT模式只需要一个公网ip，成为最简易的负载均衡模式，安全性比较好，相对而言DR模式的负载能力更为强大、适用范围更广。下面我们对DR工作模式进行具体的研究；

DR工作模式采用半开放式的网络结构，各节点服务器与调度器处在同一个物理网络，负载均衡调度器与各节点服务器使用本地网络相连，客户端请求访问会请求调度器的虚拟IP地址，服务器响应不经过调度器，直接响应客户端。

DirectRouting 工作模式客户端请求及服务器响应流程

基于DR模式的LVS负载均衡集群的网络架构

三、操作流程及实施步骤

针对公司部署的实际情况我们可以DR直接路由的工作模式为实施方案，

具体操作步骤流程如下：

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。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

modprobe ip_vs

//加载ip_vs模块，

1. cat /proc/net/ip_vs 

//查看ip_vs版本信息

---安装管理软件------

1. rpm -ivh /mnt/Packages/ipvsadm-1.25-9.el6.i686.rpm   
2. service ipvsadm start 

//启动服务

以上这些操作在调度服务器上做一下就好了，节点服务器不用安装这些的

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-----常用命令的解释如下：------

LVS的负载调度算法有四种最常用的：轮询算法（rr）、加权轮询（wrr）、最少轮询（lc）、加权最少轮询（wlc）

1）创建虚拟服务器

群集的VIP地址为192.168.0.14，针对TCP 80端口提供负载分流服务，使用的轮询调度算法。对于负载均衡调度器来说，VIP必须是本机实际已启用的IP地址

ipvsadm -A -t 192.168.0.14:80 -s rr

//选项 "-A"表示添加虚拟服务器，"-t"用来指定VIP地址及TCP端口，"-s"用来指定负载调度算法——rr、wrr、lc、wlc

2）添加服务器节点

1. ipvsadm -a -t 192.168.0.14:80 -r 192.168.0.12:80 -m   
2. ipvsadm -a -t 192.168.0.14:80 -r 192.168.0.13:80 -m 

//选项 "-a"表示添加真实服务器，"-t"用来指定VIP地址及TCP端口，"-r"用来指定RIP地址及TCP端口，"-m"表示使用NAT群集模式（"-g"是DR模式，"-i"是TUN模式）

{ -m参数后面还可以跟下-w的参数，这里没有做的"-w"用来设置权重（权重为0时表示暂停节点）}

4）删除服务器节点

1. ipvsadm -d -r 192.168.0.14:80 -t 192.168.0.12:80 

//需要从服务器池中删除某一个节点时，使用选项"-d"。执行删除操作必须指定目标对象，包括节点地址、虚拟IP地址。如上所示的操作将会删除LVS群集192.168.0.14中的节点192.168.0.12

若需要删除整个虚拟服务器时，使用选项-D并指定虚拟IP地址即可，无需要指定节点。例如：“ipvsadm -D -t 172.16.16.172.24:80"，则删除此虚拟服务器。

1. ipvsadm -L   
2. //  
3. 查看节点状态，加个   
4. "-n" 
5. 将以数字形式显示地址、端口信息   
6. ipvsadm-save  > /etc/sysconfig/ipvsadm  
7. //  
8. 保存策略 

使用导出/导入工具ipvsadm-save/ipvsadm-restore可以保存、恢复LVS策略，方法类似于iptables的规则的导出、导入。

四、脚本化操作实施步骤

------DR模式调度器配置------（调度器与各服务器之间要用的都用脚本的形式）

1. vi dr.sh   
2. ifconfig eth0:0 192.168.0.14 broadcast 192.168.0.14 netmask 255.255.255.255 up   
3. route add -host 192.168.0.14 dev eth0:0   
4. ipvsadm -C   
5. ipvsadm -A -t 192.168.0.14:80 -s rr   
6. ipvsadm -a -t 192.168.0.14:80 -r 192.168.0.12:80 -g   
7. ipvsadm -a -t 192.168.0.14:80 -r 192.168.0.13:80 -g   
8. ipvsadm 

------DR模式各服务器配置------

1. vi web.sh   
2. ifconfig lo:0 192.168.0.14 broadcast 192.168.0.14 netmask 255.255.255.255 up   
3. route add -host 192.168.0.14 dev lo:0   
4. echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore  
5. echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce  
6. echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore  
7. echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce  
8. sysctl -p &>/dev/null 
9. sh dr.sh start   
10. sh web.sh start   
11. sh web.sh start 

五、Shared Storage(共享存储)：

Shared Storage为所有Real Server提供共享存储空间和一致的数据内容

-------NFS服务器安装-----

yum install nfs-utils

//nfs在装的时候会有“rpcbind”这个依赖包的

service rpcbind start

//在启动nfs服务之前先要启动这个"rpcbind"服务

service nfs restart

//nfs是"111"的端口

---编辑配置文件----

vi /etc/exports

//NFS的配置文件为/etc/exports，文件内容默认为空（无任何共享）。

/usr/share *(ro,sync)

/opt/test 192.168.80.22(rw,sync)

//将文件夹/opt/test共享给192.168.80.22网段使用，允许读写操作。“sync”表示同步写入。

注：rw表示允许读写（ro表示为只读），sync表示同步写入，no_root_squash表示当客户机以root身份访问时赋予本地root权限（默认是root_squash,将作为nfsnobody用户降权对待）

--发布共享---

exportfs -rv

---客户端查看、挂载----

//挂载

NFS协议的目标是提供一种网络文件系统，因此对NFS共享的访问也使用mount命令来进行挂载，对应的文件系统类型为nfs。

若要正常访问NFS共享资源，客户机中也需要安装rpcbind软件包，并启动rpcbind系统服务；另外，为了使用showmount查询工具，建议将nfs-utils软件包也一并装上。

六、验证

1、负载均衡验证

192.168.0.12、192.168.0.13  为web服务器

192.168.0.11 为负载均衡调度器

192.168.0.14 为VIP 是负载均衡调度器虚拟出来的ip地址

客户端用户即是通过访问192.168.0.14VIP这个虚拟地址获得整个由多个物理机服务器组成的服务器池提供的同一种web服务。

下面来模拟客户端用户访问web服务

第一次登陆192.168.0.14

关掉页面重新登陆192.168.0.14

由此发现lvs调度已经开始工作，把客户端的请求均匀的分发到各个服务器上。

2、共享存储数据同步一致性验证

各节点服务器挂载共享存储的共享目录，修改的内容将在这个服务器集群中同步开。