LVS负载均衡群集理论+LVS-NAT部署实操——超详细!!!
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2024-01-31 23:27:46
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LVS负载均衡群集
一、理解负载均衡群集的原理
1.1、企业群集应用概述
■ 群集的含义
- Cluster,集群、群集
- 由多台主机构成,但对外之表现为一个整体
■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
1.2、企业群集分类
■根据群己所针对的目标差异,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
- 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
- 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。
■高性能运算群集
- 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。
1.3、负载均衡群集架构
■负载均衡的架构
- 第一层,负载调度器(根据需求,选择双工或主从)
- 第二层,服务器池(根据客户需求选择可用区)
- 第三层,共享存储(内容重分发)
■负载均衡的结构
1.4、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
1.4.1、NAT模式
■地址转换
- Network Address Translation,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。
1.4.2、TUN模式
■IP隧道
- lPTunnel,简称TUN模式。
- 采用开放式的网络结构,负载调度器仅作为客户机的访问入口,各节点通过各自的lnternet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。
1.4.3、DR模式
■直接路由
- Direct Routing,简称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。
1.5、关于LVS虚拟服务器
■LVS负载调度算法
- 轮询(Round Robin)
◆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,分配的请求数越多。
◆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)
◆在服务器节点的性能差异较大时,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。
1.6、使用ipvsdam工具
■LVS群集创建于管理
- 创建虚拟服务器
- 添加、删除服务器节点
- 查看群集及节点情况
- 保存负载均衡策略
1.7、NFS共享存储服务
■Network File System,网络文件系统
- 依赖于RPC(远端过程调用)
- 需安装nfs-utils、rpcbind软件包
- 系统服务:nfs、rpcbind
- 共享配置文件:letc/exports
■使用NFS发布共享资源
- 安装nfs-utils、rpcbind软件包
- 设置共享目录
- 启动NFS服务程序
- 查看本机发布的NFS共享目录
■在客户机中访问NFS共享资源
- 安装rpcbind软件包,并启动rpcbind服务
- 手动挂载NFS共享目录
- fstab自动挂载设置
二、LVS—NAT部署实战
2.1、案例环境
LVS调度器作为Web服务器池的网关,LVS两块网卡,分别连接内外网,使用轮询(rr)调度算法。
实验拓扑图:
2.2、虚拟机配置
调度器
对外公网 20.0.0.21(NAT) 业务端口:80 路由转发功能
私有网络 192.168.100.21(VM1)
WE1
私有网络 192.168.100.22(VM1) 网关:192.168.100.21
WE2
私有网络 192.168.100.23(VM1) 网关:192.168.100.21
存储
私有网络 192.168.100.24(VM1) 网关:192.168.100.21
2.3、实验步骤
2.3.1、调度器配置
- 调度器需要两块网卡,在虚拟机添加一块网卡后,对新增的网卡进行配置
[aaa@qq.com ~]# nmcli connection ## 查看新增网卡的UUID号
NAME UUID TYPE DEVICE
ens33 b3fda006-674b-48c0-b672-594c67beffbd ethernet ens33
ens37 f0f1e5c4-d10a-35b3-b6fe-1da1e9da397f ethernet ens37
[aaa@qq.com ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[aaa@qq.com network-scripts]# cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens37 ## 把ens33网卡 的配置复制到 ens37网卡
[aaa@qq.com network-scripts]# vi ifcfg-ens37 ## 改成如下配置
NAME=ens37
UUID=f0f1e5c4-d10a-35b3-b6fe-1da1e9da397f
DEVICE=ens37
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.100.21
NETMASK=255.255.255.0
= >> wq 保存
[aaa@qq.com network-scripts]# route -n
-bash: route: command not found
- 配置负载调度器SNAT转发规则
[aaa@qq.com network-scripts]# yum install net-tools ## 没有这条命令就安装
[aaa@qq.com network-scripts]# route -n
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
20.0.0.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 100 0 0 ens33
192.168.100.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 101 0 0 ens37
创建虚拟服务器(注意:NAT模式要两块网卡,调度器的地址是外网口地址)
群集的VIP地址为20.0.0.21,针对TCP 80端口提供负载分流服务,使用的轮询调度算法。对于负载均衡调度器来说,vip必须是本机实际已启用的IP地址
[aaa@qq.com ~]# ipvsadm -A -t 20.0.0.21:80 -s rr
[aaa@qq.com ~]# ipvsadm -a -t 20.0.0.21:80 -r 192.168.100.22:80 -m ## 添加服务器节点
[aaa@qq.com ~]# ipvsadm -a -t 20.0.0.21:80 -r 192.168.100.23:80 -m
[aaa@qq.com ~]# ipvsadm -ln ## 查看节点状态,加个“-n”将以数字形式显示地址、端口信息(实验了,-l和-L是一样的)
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 20.0.0.21:80 rr
-> 192.168.100.22:80 Masq 1 0 0
-> 192.168.100.23:80 Masq 1 0 0
[aaa@qq.com ~]# ipvsadm-save > /opt/ipvsadm ## 保存策略
[aaa@qq.com ~]# vi /etc/sysctl.conf ## 开启调度服务器路由转发功能
net.ipv4.ip_forward = 1 ## 最后一行添加
= >> wq 保存
[aaa@qq.com ~]# sysctl -p ## 让路由转发生效
net.ipv4.ip_forward = 1
ipvsadm命令选项解析:
-C:清除内核虚拟服务器表中的所有记录
-A:增加一台新的虚拟服务器
-t:说明虚拟服务器提供的是tcp的服务
-s rr:启用轮询算法
-a:在一个虚拟服务器中增加一台新的真实服务器
-r:指定RIP地址及TCP端口
-m:指定LVS的工作模式为NAT模式("-g" 是DR模式,"-i" 是TUN模式)
ipvsadm:启用LVS功能
2.3.2、存储服务器配置
[aaa@qq.com ~]# rpm -q nfs-utils ## 我的这台虚拟机装过nfs,rpcbind
nfs-utils-1.3.0-0.61.el7.x86_64
[aaa@qq.com ~]# rpm -q rpcbind
rpcbind-0.2.0-47.el7.x86_64
[aaa@qq.com ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind ## 没装的需要装nfs,rpcbind
[aaa@qq.com ~]# mkdir /opt/51xit /opt/52xit ## 创建测试页目录
[aaa@qq.com ~]# ll /opt
total 0
drwxr-xr-x 2 root root 6 Sep 21 01:46 51xit
drwxr-xr-x 2 root root 6 Sep 21 01:46 52xit
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Oct 30 2018 rh
[aaa@qq.com ~]# echo 'this is 51xit.top' > /opt/51xit/index.html ## 分别给测试页输入内容
[aaa@qq.com ~]# echo 'this is 52xit.top' > /opt/52xit/index.html
[aaa@qq.com ~]# cat /opt/51xit/index.html ## 查看测试页
this is 51xit.top
[aaa@qq.com ~]# cat /opt/52xit/index.html
this is 52xit.top
[aaa@qq.com ~]# vi /etc/exports
/opt/51xit 192.168.100.0/24(rw,sync) ## rw:读写,sync:同步
/opt/52xit 192.168.100.0/24(rw,sync)
= >> wq 保存
[aaa@qq.com ~]# systemctl restart nfs rpcbind ## 重启服务
[aaa@qq.com ~]# systemctl enable nfs rpcbind ## 开机自启
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nfs-server.service to /usr/lib/systemd/system/nfs-server.service.
[aaa@qq.com ~]# showmount -e ## 说明 nfs共享目录已经共享出去了
Export list for localhost.localdomain:
/opt/52xit 192.168.100.0/24
/opt/51xit 192.168.100.0/24
2.3.3、Web服务器1配置
[aaa@qq.com ~]# yum -y install nfs-utils
[aaa@qq.com ~]# showmount -e 192.168.100.24
Export list for 192.168.100.24:
/opt/52xit 192.168.100.0/24
/opt/51xit 192.168.100.0/24
[aaa@qq.com ~]# yum -y install httpd ## 安装http,可以使用apache服务
[aaa@qq.com ~]# systemctl start httpd ## 开启http
[aaa@qq.com ~]# systemctl enable httpd ## 开机自启http
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/httpd.service to /usr/lib/systemd/system/httpd.service.
[aaa@qq.com ~]# mount 192.168.100.24:/opt/52xit /var/www/html/ ## 创建临时挂载
在浏览器输入 192.168.100.22 测试一下
测试成功
[aaa@qq.com ~]# vi /etc/fstab ## 进行永久挂载
192.168.100.24:/opt/51xit /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0 ## _netdev告诉我们挂载的目录需要网络
[aaa@qq.com ~]# init 6 ## 重启虚拟机
这时候在清除浏览器缓存,在浏览器输入 192.168.100.22 测试挂载是否成功
[aaa@qq.com ~]# df -Th ## 通过这个方式也可以查看是否挂载成功
192.168.100.24:/opt/51xit nfs4 82G 4.0G 78G 5% /var/www/html
测试成功
2.3.4、Web服务器2配置
[aaa@qq.com ~]# yum -y install nfs-utils
[aaa@qq.com ~]# showmount -e 192.168.100.24
Export list for 192.168.100.24:
/opt/52xit 192.168.100.0/24
/opt/51xit 192.168.100.0/24
[aaa@qq.com ~]# yum -y install httpd ## 安装http
[aaa@qq.com ~]# systemctl start httpd ## 开启http
[aaa@qq.com ~]# systemctl enable httpd ## 开机自启http
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/httpd.service to /usr/lib/systemd/system/httpd.service.
[aaa@qq.com ~]# mount 192.168.100.24:/opt/52xit /var/www/html/ ## 创建临时挂载
在浏览器输入 192.168.100.23 测试一下
测试成功
aaa@qq.com ~]# vi /etc/fstab ## 进行永久挂载
192.168.100.24:/opt/52xit /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0 ## _netdev告诉我们挂载的目录需要网络
[aaa@qq.com ~]# init 6 ## 重启虚拟机
这时候在清除浏览器缓存,在浏览器输入 192.168.100.23 测试挂载是否成功
[aaa@qq.com ~]# df -Th ## 通过这个方式也可以查看是否挂载成功
192.168.100.24:/opt/52xit nfs4 82G 4.0G 78G 5% /var/www/html
测试成功
2.4、验证实验
- 我们在浏览器输入 20.0.0.21,刷新两次会分别轮询到不同的两个网页
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