LVS负载均衡群集

Posted 2020-08-17

 第五章：LVS负载均衡群集

简介：

  在各种互联网应用中，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，单台服务器难以承担所有的访问。除了使用价格昂贵的大型机、专用负载分流设备以外，企业还有另外一种选择来解决难题，那就是构建群集服务器--通过整合多台相对廉价的普通服务器，以同一个地址对外提供相对的服务。

  今天我们一起来学习在企业中常用的一种群集技术--LVS（Linux Virtual Server,Linux虚拟服务器）。

一、群集技术概述

1、群集的类型

1）负载均衡群集：主要的功能将来自客户机的访问请求分流给多台服务器，从而缓单台服务器的负载压力，例如京东淘宝的购物节的时候，当天的并发量是分常大的，单台服务器是无法承载的。

2）高可用群集：高可用群集和hsrp原理基本一样，服务器有主从之分，实现故障切换，当一台服务器发生故障的时候，另一台服务器马上提供工作。

3）高性能运算群集：这种群集主要用在“云计算”中，就是将多台服务器的硬件整合到一起，实现高性能运算能力。

2、负载均衡的分层结构

第一层:负载调度器，是群集系统的唯一入口，对外使用所有服务器共有的虚拟ip地址，通常会配置主从两台调度器实现热备份，确保高可用性。

第二层：服务器池，也就是提供各种服务的服务器，例如web服务器，ftp服务器，数据库服务器等，处理调度器发来的请求。

第三层：共享存储，主要存储服务器池中应用程序的数据，一般会采用nas或者san设备，我们今天就使用NFS搭建一台nas服务器，工作中也可以购买硬件nas和san。

3、负载均衡的工作模式

1）地址转换，简称nat模式，负载均衡调度器作为网关，服务器和负载调度器在同一个私有网络，安全性较好。

2）Ip隧道，简称tun模式，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，不在经过负载调度器，服务器的节点分散在互联网的不同位置，具有独立的共有ip地址，通过专用的ip隧道与负载调度器相互通信。

3）直接路由，简称DR模式，与TUN模式类似，但各节点不是分散在各地，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。

以上三种模式中，nat方式只需要一个公网地址，从而成为最容易的一种负载均衡模式，安全性也比较好，许多硬件负载均衡设备就是采用这种方式，性比较而言，DR模式和TUN模式的负载能力更强大，使用范围更广，但节点的安全性要稍差一些。

二、LVS虚拟服务器

Lvs是linux内核的一部分，由我国的章文嵩博士在1998年创建，也是极少数由中国人开发的优秀软件之一，我们可以直接手动加载ip_vs模块，并查看当前系统中ip_vs模块的版本信息，命令如下：

1、lvs的负载调度算法

1）轮询：将受到的访问请求按顺序轮流分配给群集中的各节点，不管服务器的连接数和系统负载。

2）加权轮询：也是轮流分配，但是可以调整权重，让处理性能强的服务器承担更多的访问流量。

3）最少连接：根据连接数分配，分配给连接数少的节点。

4）加权最少连接：权重高的节点将承担更大比例的负载

 

2、使用ipvsadm管理工具

Ipvsadm是在负载调度器上使用的lvs群集管理工具，通过调用ip_vs模块来添加、删除服务器节点。需要手动安装。

其它的命令接下来用一个综合实验给大家说明，这样思路比较清晰。

3、NFS共享存储服务

NFS与我们之前讲过的openfiler、nas、san设备相似，都是属于存储设备，其实NFS就是一种nas存储。

我们在学习虚拟化的时候就使用过openfiler搭建过存储，其实在exsi上也可以使用NFS作为存储。

接下来用一个综合实验详细介绍安装和使用。

三、综合案例：搭建LVS群集（NAT模式）

实验目标：搭建lvs群集，lvs负载调度器有两块网卡，是所有内部web服务器的网关服务器，需要为负载调度器配置SNAT，以便内部的服务器可以访问internet，所有的节点服务器、共享存储位于私有网络，网关指向负载调度器的192.168.1.254

实验步骤：

1、搭建NFS服务器

1）安装nfs-utils(用来发布共享和访问)和rpcbind(用于RPC支持)

2）设置共享目录

将文件夹/opt/wwwroot共享给内部的web服务器节点使用，命令如下：

mkdir -p /opt/wwwroot

vim /etc/exports

打开/etc/exports文件，在里面设置共享

rw：读写，sync：允许同步写入，no_root_squash：客户机以root身份访问时赋予本地root权限。

3）启动NFS服务程序

4)查看本机发布的NFS共享目录

注：CentOS系统需要加本机的地址，redhat不用。

5）在web节点A上访问NFS共享资源

若要正常访问NFS共享资源，客户机中也需要安装rpcbind软件包，并启动服务器，如果想使用showmount查询共享，也需要安装nfs-utils软件包，总之和服务器一样都装上吧。

然后在NFS上面开防火墙例外

在web节点A上连接

可以看到/opt/wwwroot就说明连接成功了。

6）在两台节点服务器上安装开启Apache服务

7）在web节点A上挂载共享目录到本地的Apache网站目录

8）在NFS服务器的/opt/wwwroot里面制作网页index.html，然后到web节点A的/usr/local/nginx/html中查看，如果有index.html就说明挂载成功。

9）设置自动挂载

vim /etc/fstab

注:在web节点B上做和web节点A相同的操作，这里就不截图说明了。

2、配置负载调度器

2）配置SNAT转发规则

3）配置负载均衡策略，主要目的是把web节点添加到调度器里面

3、测试LVS群集

查看负载调度器

注意：为了方便测试效果，web节点B的就不挂载NFS了，保持默认的Apache主页,然后在客户端上测试，访问两次，网页都不一样，实现了负载均衡群集。注意测试的时候把两台web节点的网关指向调度器，防火墙允许tcp协议通过或者关闭，然后把调度器的防火墙开启FORWARD和INPUT允许tcp协议。

在客户端上访问

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