目录:
一、企业群集应用概述
1、群集的含义
2、问题及解决方法
问题:
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
解决方法:
在企业中常用的一种群集技术–LVS(Linux virtual server,linux虚拟服务器)
注:通过整合多台服务器,使用LVS来达到服务器的高可用和负载均衡,并以同一个IP地址对外提供相同的服务
3、根据群集所针对的目标差异,可分为三种类型
4、负载均衡群集(Load Balance Cluster)
5、高可用群集(High Availability Cluster)
6、高性能运算群集(High Performance Computer Cluster)
二、负载均衡群集架构
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,也称为
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
三、负载均衡群集工作模式分析
1、负载均衡群集是目前企业用的最多的群集类型
2、群集的负载调度技术有三种工作模式
(1)NAT模式
地址转换
原理:首先负载均衡器接收到客户的请求数据包时,根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器(RS)。然后负载均衡器就把客户端发送的请求数据包的目标IP地址及端口改成后端真实服务器的IP地址(RIP)。真实服务器响应完请求后,查看默认路由,把响应后的数据包发送给负载均衡器,负载均衡器在接收到响应包后,把包的源地址改成虚拟地址(VIP)然后发送回给客户端
优点:集群中的服务器可以使用任何支持TCP/IP的操作系统,只要负载均衡器有一个合法的IP地址
缺点:扩展性有限,当服务器节点增长过多时,由于所有的请求和应答都需要经过负载均衡器,因此负载均衡器将成为整个系统的瓶颈
(2)TUN模式
IP隧道
原理:首先负载均衡器接收到客户的请求数据包时,根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器(RS)。然后负载均衡器就把客户端发送的请求报文封装一层IP隧道(T-IP)转发到真实服务器(RS)。真实服务器响应完请求后,查看默认路由,把响应后的数据包直接发送给客户端,不需要经过负载均衡器
优点:负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器,而RS将应答包直接发给用户。所以,减少了负载均衡器的大量数据流动,负载均衡器不再是系统的瓶颈,也能处理很巨大的请求量
缺点:隧道模式的RS节点需要合法IP,这种方式需要所有的服务器支持“IP Tunneling”
(3)DR 模式
直接路由
原理:首先负载均衡器接收到客户的请求数据包时,根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器(RS)。然后负载均衡器就把客户端发送的请求数据包的目标MAC地址改成后端真实服务器的MAC地址(R-MAC)。真实服务器响应完请求后,查看默认路由,把响应后的数据包直接发送给客户端,不需要经过负载均衡器
优点:负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器,而RS将应答包直接发给用户。所以,减少了负载均衡器的大量数据流动,负载均衡器不再是系统的瓶颈,也能处理很巨大的请求量
缺点:需要负载均衡器与真实服务器RS都有一块网卡连接到同一物理网段上,必须在同一个局域网环境
四、关于LVS虚拟服务器
1、Linux Virtual Server
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
2、LVS的负载调度算法
(1)轮询 (Round Robin)
(2)加权轮询(Weighted Round Robin)
(3)最少连接 (Least Connections)
(4)加权最少连接(Weighted Least Connections)
1 ipvsadm 工具选项说明:
2 -A:添加虚拟服务器
3 -D:删除整个虚拟服务器
4 -s:指定负载调度算法(轮询:rr、加权轮询:wrr、最少连接:lc、加权最少连接:wlc)
5 -a:表示添加真实服务器(节点服务器)
6 -d:删除某一个节点
7 -t:指定 VIP地址及 TCP端口
8 -r:指定 RIP地址及 TCP端口
9 -m:表示使用 NAT群集模式
10 -g:表示使用 DR模式
11 -i:表示使用 TUN模式
12 -w:设置权重(权重为 0 时表示暂停节点)
13 -p 60:表示保持长连接60秒
14 -l:列表查看 LVS 虚拟服务器(默认为查看所有)
15 -n:以数字形式显示地址、端口等信息,常与“-l”选项组合使用。ipvsadm -ln
准备工作
1 负载调度器:内网关 ens33:192.168.91.5,外网关 ens36:12.0.0.1
2 Web节点服务器1:192.168.91.10
3 Web节点服务器2:192.168.91.15
4 NFS服务器:192.168.91.20
5 客户端:12.0.0.12
1、部署共享存储(NFS服务器:192.168.91.20)
1 systemctl stop firewalld.service
2 systemctl disable firewalld.service
3 setenforce 0
4
5 yum install nfs-utils rpcbind -y
6 systemctl start nfs.service
7 systemctl start rpcbind.service
8 systemctl enable nfs.service
9 systemctl enable rpcbind.service
10
11 mkdir /opt/accp /opt/benet
12 chmod 777 /opt/accp /opt/benet
13 echo 'this is accp web!' > /opt/accp/index.html
14 echo 'this is benet web!' > /opt/benet/index.html
15
16 vim /etc/exports
17 /usr/share *(ro,sync)
18 /opt/kgc 192.168.91.0/24(rw,sync)
19 /opt/benet 192.168.91.0/24(rw,sync)
2.发布共享
exportfs -rv
3、配置节点服务器(192.168.91.10、192.168.91.15)
1 systemctl stop firewalld.service
2 systemctl disable firewalld.service
3 setenforce 0
4
5 yum install httpd -y
6 systemctl start httpd.service
7 systemctl enable httpd.service
8
9 yum install nfs-utils rpcbind -y
10 showmount -e 192.168.116.60
11
12 systemctl start rpcbind
13 systemctl enable rpcbind
14
15
16 mount 192.168.116.60:/opt/accp /var/www/html
17 echo 'this is accp web!' > /var/www/html/index.html
18
19 vim /etc/fstab
20 192.168.116.60:/opt/accp /myshare nfs defaults,_netdev 0 0
节点服务器1(192.168.91.10)
节点服务器2(192.168.91.15)
4、配置负载调度器(内网关 ens33:192.168.91.5,外网关 ens36:12.0.0.1)
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
1 (1)配置SNAT转发规则
2 vim /etc/sysctl.conf
3 net.ipv4.ip_forward = 1
4
5 或 echo '1' > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
6 sysctl -p
7
8 iptables -t nat -F
9 iptables -F
10 iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.91.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 12.0.0.1
11
12 (2)加载LVS内核模块
13 modprobe ip_vs #加载 ip_vs模块
14 cat /proc/net/ip_vs #查看 ip_vs版本信息
15
16 (3)安装ipvsadm 管理工具
17 yum -y install ipvsadm
启动服务前须保存负载分配策略
1 ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
2 或者 ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
3
4 systemctl start ipvsadm.service
5
6 (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)
7 ipvsadm -C #清除原有策略
8 ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
9 ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.91.10:80 -m [-w 1]
10 ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.91.15:80 -m [-w 1]
11 ipvsadm #启用策略
12
13 ipvsadm -ln #查看节点状态,Masq代表 NAT模式
14 ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm #保存策略
1 ipvsadm -d -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.91.10:80 -m [-w 1] #删除群集中某一节点服务器
2 ipvsadm -D -t 12.0.0.1:80 #删除整个虚拟服务器
3 systemctl stop ipvsadm #停止服务(清除策略)
4 systemctl start ipvsadm #启动服务(重建规则)、
5 ipvsadm-restore < /etc/sysconfig/ipvsadm #恢复LVS 策略
5.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
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