LVS负载均衡群集（理论）

Posted 2020-11-24

群集的含义

Cluster，集群，群集
由多台主机构成，但对外只表现为一个整体

在互联网应用中，随着站点对硬件性能，相应速度，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

解决方法：

使用价格昂贵的小型机，大型机
使用普通服务器构建服务群集

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

负载均衡群集

?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

高可用群集

?以提高应用系统的可靠性，尽可能的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

高性能运算群集

?以提高应用系统的CPU运算速度，扩展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，实现只有大型，超级计算机才具备的计算能力

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

群集的负载调度技术有三种工作模式：

地址转换
IP隧道
直接路由

NAT模式

地址转换：

?简称NAT模式，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

TUN模式

DR模式

负载均衡群集结构

负载均衡的结构：

第一层，负载调度器
第二层，服务器池
第三层，共享服务

关于LVS虚拟服务器

确认内核对LVS的支持：

modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

LVS的负载调度算法

轮询：

?将受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），均等的对待每一台服务器，而不管服务器实际的连接数和系统负载

加权轮询：

?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

最少连接：

?根据真实服务器已建立的连接数进行分配，将收到的请求优先分配给连接数最少的节点

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
?权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载

使用ipvsadm工具

LVS群集创建与管理

1，创建虚拟服务器
2，添加，删除服务器节点
3，查看群集及节点情况
4，保存负载分配策略

LVS-DR中的ARP问题

在LVS-DR负载均衡集群中，负载均衡器与节点服务器都要配置相同的VIP地址

在局域网中具有相同的IP地址，势必会造成各服务器ARP通信的紊乱

?当一个ARP广播发送到LVS-DR群集时，因为负载均衡器和节点服务器都是连接到相同的网络上的，他们都会接受到ARP广播
?此时只有前端的负载均衡器进行响应，其他节点服务器不应该响应ARP广播

对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求

使用虚接口lo:0承载VIP地址
设置内核参数arp_ignore=1:系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求

路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项

原有的VIP对应的Director的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址

keepalived实现原理

keepalived采用vrrp热备份协议，实现Linux服务器的多机热备功能
vrrp，虚拟路由冗余协议，是针对路由器的一种备份解决方案

keepalivd案列讲解

keepalived可实现多机热备，每个热备组有多台服务器，最常用的就是双机热备
双机热备的故障切换是由虚拟IP地址的漂移来实现，适用于各种应用服务器