LVS 负载均衡 ---- NAT模式

Posted 2021-03-12

文章目录

一、企业群集应用概述

二、企业群集分类

三、负载均衡群集工作模式分析

（1）NAT 模式 ------ 地址转换（network address translation）

（2）IP 隧道 （IP Tunnel）

（3）DR 模式

四、负载均衡群集架构

五、LVS 虚拟服务器

六、NAT模式 具体案例实验

第一步：配置存储服务器

第二步：配置两台 Apache服务器

第三步：配置 LVS

第四步：验证结果

一、企业群集应用概述：

在互联网应用中，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，单台服务器远不能满足需求，此时就需要多台服务器组成一个集群，但是对外仍表现的是一个整体，类似于一个“代表”。

何为群集：

Cluster ，集群 ，群集

由多台主机构成，但对外只表现为一个整体

二、企业群集分类：

根据群集所针对的目标差异，可分为三种类型：

负载均衡群集；

高可用群集；

高性能运算群集；

（1）负载均衡集群（Load Balance Cluster）

以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；

（2）高可用群集 （High Availability Cluster）

以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

（3）高性能运算群集 （High Performmance Computer Cluster）

是以提高应用系统的 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；

高性能运算群集的高性能依赖于 “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。

三、负载均衡群集工作模式分析：

负载均衡群集是目前企业用的最多的群集类型，群集的负载均衡调度技术有三种工作模式：

1、地址转换（NAT）

2、IP 隧道

3、直接路由

（1）NAT 模式 ------ 地址转换（network address translation）

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，同时也作为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，安全性要优化与其他两种方式；

这是企业中用的做多的一种模式。

（2）IP 隧道 （IP Tunnel）

采用的是开放式的网络结构，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。

（3）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。

四、负载均衡群集架构：

第一层：负载均衡器

第二层：服务器池

第三层：共享存储

负载均衡结构图：

五、LVS 虚拟服务器：

（1）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群集中的各节点（真实的服务器），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：根据真实服务器的处理能力轮流分配收到的访问请求，调度器可以自动查询各节点的负载情况，并动态调整其权重；保证处理能力强的服务器承担更多的访问流量。

（2）LVS 负载调度算法：

1、最少连接：

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最少的节点。

2、加权最少连接：

在服务器节点的性能差异较大的情况下，可以为真实服务器自动调整权重；并且权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载。

（3）LVS 群集创建于管理 （使用 ipvsadm工具）

六、NAT模式 具体案例实验：

角色 IP地址

web服务器 1 192.168.100.110

web服务器 2 192.168.100.111

NFS存储器 192.168.100.120

LVS ens33(内网卡)：192.168.100.1；ens36(外网卡)：12.0.0.1

实验环境说明：

准备五台虚拟机，一台客户机（window系统）作为测试，一台服务器作为LVS，两台web服务器（Apache），一台作为服务器作为 NFS 存储；

所有主机设置成仅主机模式；

在 LVS服务器上设置两个网卡，一个作为私网地址，一个作为公网地址，并作NAT地址映射；

实验验证：公网客户端通过访问公网地址，即可访问到 NFS存储（也就是web群集）

第一步：配置存储服务器

（1）存储服务器需要安装，rpcbind 和 nfs-utils 这两个包，没有的话用 yum安装一下即可。

（2）编辑访问规则：

1、首先在 /opt 目录下创建 benet 和 accp 这两个文件

[root@localhost ~]# cd /opt/
[root@localhost opt]# mkdir benet accp
[root@localhost opt]# chmod 777 accp/ benet/        //授权

2、设置规则

vim /etc/exports
在文件里添加以下代码：
/usr/share *(ro,sync)
/opt/benet 192.168.200.0/24(rw,sync)
/opt/accp 192.168.200.0/24(rw,sync)

3、发布共享

exportfs -rv

（3）开启服务：

systemctl start nfs.service 

systemctl start rpcbind

第二步：配置两台 Apache服务器

（1）安装Apache服务

yum install httpd -y

（2）将存储服务器文件挂载到本地

1、第一台Apache服务器：

mount.nfs 192.168.200.130:/opt/accp /var/www/html/

再创建一个网页，作为测试用：

echo "this is accp web" > index.html

2、第二台Apache服务器：

 mount.nfs 192.168.200.130:/opt/benet /var/www/html/

创建一个网页，测试：

echo "this is benet web" > index.html

注意：这里用的都是存储服务器的内存和资源，并不占用本地任何资源

第三步：配置 LVS

（1）安装 ipvsadm 服务

yum install ipvsadm -y

（2）作为网关，需要开启路由转发功能

vim /etc/sysctl.conf
最后一行添加这行代码
net.ipv4.ip_forward=1

启动

sysctl -p

（3）做地址映射

 iptables -t nat -F
 iptables -F
 iptables -t nat -A POSTROUTING -o ens36 -s 192.168.200.0/24 -j SNAT --to-source 12.0.0.1

（4）加载模块

modprobe ip_vs

（5）开启 ipvsadm

1、先备份：

ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm

2、在开启服务

systemctl start ipvsadm.service

（6）设置LVS规则

1、写一个脚本添加规则：

#!/bin/bash
ipvsadm -C
//清除内核虚拟服务器表中的所有记录
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
ipvsadm

2、添加执行权限，后执行：

chmod +x nat.sh 
./nat.sh

第四步：验证结果

在win7浏览器上，访问 12.0.0.1，因为做了NAT模式和存储共享，所以是可以直接访问到两台Apache服务器上的网页的，这就说明群集起作用了。