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LVS负载均衡群集

时间:2024-10-08 17:22:07浏览次数:3  
标签:负载 LVS 群集 ipvsadm 192.168 服务器

目录

一、群集概述

二、群集的分类

1.负载均衡群集(Load Balance Cluster)

2.高可用群集(High Availability Cluster)

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

三、负载均衡的结构

四、LVS负载均衡群集工作模式

1.NAT 地址转换

2.TUN IP隧道

3.DR 直接路由

五、LVS虚拟服务器

1.LVS概述

2.LVS的负载调度算法

六、LVS部署示例

1.LVS - NAT模式部署


一、群集概述

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,单台服务器已经无法满足负载均衡及高可用的要求。为了解决这个问题,可以使用多台服务器构建服务群集。

群集(集群、Cluster),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。

二、群集的分类

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.负载均衡群集(Load Balance Cluster)

以提高应用系统的相应能力、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。

2.高可用群集(High Availability Cluster)

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,双工即所有节点同时在线;主从则只有主节点在线,但在出现故障时从节点自动切换为主节点。例如“故障切换”、“双热备机”等。

3.高性能运算群集(High Performance Computer 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。

三、负载均衡的结构

第一层 - 负载调度器(Load Balancer 或 Director)

访问整个群集系统的唯一入口,对外使用所有服务器共有的VIP地址,也成为群集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至备用调度器,确保高可用性。

第二层 - 服务器池(Server Pool)

群集所提供的应用服务、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,确保整个群集的统一性。共享存储可以使用NAS设备,或者提供NFS共享服务的专用服务器。

四、LVS负载均衡群集工作模式

LVS负载均衡群集的负载调度技术有三种工作模式:

  • 地址转换
  • IP隧道
  • 直连路由

1.NAT 地址转换

调度器会作为所有真实服务器的默认网关,即调度器是客户端的访问入口和真实服务器返回响应消息的出口,所以调度器会承载双向流量的负载压力,调度器服务器的性能可能会成为整个群集的性能瓶颈。

由于真实服务器都会处于内网环境并使用私网IP,所以NAT模式具有一定的安全性。

2.TUN IP隧道

调度器仅作为客户端的访问入口,真实服务器的响应消息是直接返回给客户端的,不需要经过调度器。

由于真实服务器需要部署在互联网环境中,所以需要有独立的公网IP。

调度器与真实服务器是通过专用的IP隧道相互通信的。

因此TUN模式的成本较高、网络安全的要求也会比较高,且数据在IP隧道传输的过程中需要额外的封包和解封包过程,传输性能会受到一定的影响。

3.DR 直接路由

调度器仅作为客户端的访问入口,真实服务器的响应消息是直接返回给客户端的,不需要经过调度器。

真实服务器与调度器是部署在同一个物理网络里,可以直接通过交换机通信,不需要专用的IP隧道传输。

DR模式是企业的首选LVS模式。

五、LVS虚拟服务器

1.LVS概述

LVS实际上相当于基于IP地址的虚拟化应用,为基于IP地址和内容请求分发的负载均衡提出一种高效的解决方案。

LVS现在已经成为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。在CentOS7系统中,以下操作可以手动加载ip_vs模块,并查看当前系统中的ip_vs模块的版本信息。

[root@wzx opt]# modprobe ip_vs
[root@wzx opt]# cat /proc/net/ip_vs
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

2.LVS的负载调度算法

轮询(Rouond Robin)

将收到的访问请求按照顺序轮流分配给集群中的各节点(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、分配的请求数更多。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。

...

六、LVS部署示例

1.LVS - NAT模式部署

负载调度器:内网关 ens33:192.168.80.10,外网关 ens36:12.0.0.1
Web节点服务器1:192.168.80.100
Web节点服务器2:192.168.80.101
NFS服务器:192.168.80.13
客户端:12.0.0.12

1.部署NFS共享存储(NFS服务器:192.168.80.13)

yum install nfs-utils rpcbind -y
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service

systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service

mkdir /opt/xy101 /opt/xy102
chmod 777 /opt/bi01 /opt/bi02
echo 'this is bi01 web!' > /opt/bi01/index.html
echo 'this is bi02 web!' > /opt/bi02/index.html

vim /etc/exports
......
/usr/share *(ro,sync)
/opt/bi01 192.168.80.0/24(rw,sync)
/opt/bi02 192.168.80.0/24(rw,sync)

exportfs -rv

2.部署Nginx节点服务器。

注意:节点服务器的默认网关要指向调度器的网卡地址,测试时可关闭长连接

yum install httpd -y
systemctl enable httpd.service --now

yum install nfs-utils rpcbind -y
showmount -e 192.168.80.13

systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind

--192.168.80.100---
mount.nfs 192.168.80.13:/opt/bi01 /var/www/html

vim /etc/fstab
192.168.80.13:/opt/bi01		/var/www/html	nfs		defaults,_netdev	0  0

--192.168.80.101---
mount.nfs 192.168.80.13:/opt/bi02 /var/www/html
echo 'this is bi02 web!' > /var/www/html/index.html

vim /etc/fstab
192.168.80.13:/opt/bi02	/var/www/html	nfs 	defaults,_netdev	0  0

3.配置负载调度器

内网关 ens33:192.168.80.10,外网关 ens36:12.0.0.1

(1)配置SNAT转发规则

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
#或 echo '1' > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

sysctl -p

iptables -t nat -F
iptables -F
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.80.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 12.0.0.1

(2)加载LVS内核模块

modprobe ip_vs    #加载 ip_vs模块
cat /proc/net/ip_vs    #查看 ip_vs版本信息

for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done

(3)安装ipvsadm 管理工具

yum -y install ipvsadm

--启动服务前须保存负载分配策略---
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或者 ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm

systemctl start ipvsadm.service

(4)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)

ipvsadm -C    #清除原有策略
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr [-p 60]
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.11:80 -m [-w 1]
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.12:80 -m [-w 1]
ipvsadm    #启用策略

ipvsadm -ln    #查看节点状态,Masq代表 NAT模式
ipvsadm-save -n > /opt/ipvsadm    #保存策略
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
ipvsadm -d -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.11:80    #删除群集中某一节点服务器
ipvsadm -D -t 12.0.0.1:80    #删除整个虚拟服务器
ipvsadm-restore < /opt/ipvsadm    #恢复LVS 策略

4.测试效果

在一台IP为12.0.0.12的客户机使用浏览器访问 http://12.0.0.1/ ,不断刷新浏览器测试负载均衡效果,刷新间隔需长点(或者关闭Web服务的连接保持)。

标签:负载,LVS,群集,ipvsadm,192.168,服务器
From: https://blog.csdn.net/2401_85983616/article/details/142637842

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