Cluster原理
叢集的總類：
1.負載均衡叢集(LB:Load Banlancing):實作将一個通路量或者任務量特别大的應用，給他
平均配置設定到不同的伺服器上面，以提供高容量、大并發。
2.高可用叢集(HA:High Avalibility):将多台計算機組合起來，避免一個服務因某台機器
出現故障，而導緻服務中斷的，在于保障服務的可持續性。
3.高性能叢集(HP:High Performance)又叫科學運算叢集:解決複雜的計算，組合起來的叢集，一般要很大量
的計算機組成。suse用的比較多
叢集分别代表的軟體
LB：負載均衡叢集(LB:Load Banlancing)
lvs(Linux Virtual Serverlinux虛拟伺服器)：提供更高的吞吐率、提供備援、更靈活的實用性
lvs:ipvsadm(工作在使用者空間)/(ipvs工作在核心空間)和iptables/netfilter類似
lvs的四個ip位址
1)Virtual IP address(VIP):面向使用者提供服務的位址
2)Real IP address(RIP):real server的ip位址
3)Director's IP address(DIP):director與real server連接配接的ip位址，DIP是配置在director上面
4)Client computer's IP address(CIP): 用戶端位址
拓撲圖： (ip4)web server1
[LVS] /
user(ip1)----(ip2)director(ip3)
\
(ip5)web server2
ip1表示CIP,ip2表示VIP,ip3表示DIP,ip4和ip5表示RIP
lvs的三個種類(或者三個模型)
1)NAT:Network address translation網絡位址轉換(LVS-NAT)--->目标位址轉換
如何實作：
CIP-->VIP DIP-->RIP
Client------------->Director------------->Cluster node(server)
<------------- <-------------
CIP<--VIP DIP<--VIP
NAT模型一般承受5-6台server node
拓撲圖：
(ip4)web server1
user(ip1)----(ip2)director(ip3)
請求的過程:user[S(CIP)D(VIP)]------>director[S(CIP)D(RIP)]----->web
涉及到目标位址轉換(DNAT)
回複的過程:web----->director[S(RIP)D(CIP)]----->user[S(VIP)D(CIP)]
涉及到源位址轉換(SNAT)
web server 的網關是指向director的DIP。
NAT模型的要求:叢集節點必須在同一個網段當中，即DIP與RIP在同一個網段；RIP通常使用私有IP
位址，僅用于和DIP位址進行通信；director将處理在用戶端與server之間的所有通信；server
必須把DIP設定為預設的網關；director可以實作端口映射，即VIP的端口和RIP的端口可以不一
樣；server可以使用任意的作業系統；director所能支援的server的數量不多；
2)Direct routing:直接路由(LVS-DR)使用最多的模型，用于生産環境中
DR模式可以承受上百台server
拓撲圖：
web server1
(RIP)-----> 虛拟一個VIP
/
user(CIP)------router--------switch----(VIP/DIP)director
\
(RIP)----> 虛拟一個VIP
web server2
請求的過程:user[S(CIP)D(VIP)]------>director[S(CIP)D(VIP)]----->web
回複的過程web------->user[S(VIP)D(CIP)]
DR模型中web server和director都有兩個IP，server是RIP和VIP,每個server的VIP都一樣，但是RIP
不一樣。
DR模型的要求：server必須和director在同一個實體網絡上；RIP可以使用公網位址，使用公網位址的好處
如果director出現故障，可以用dns的A記錄來指向server的RIP；director僅處理發來的請求，響應的請求
将不在通過director；通常server的網關一定不能指向director；director不能做端口映射，server可以
使用任意的作業系統；director能支援大量的server；
3)IP tunneling:IP隧道(LVS-TUN)
拓撲圖：
(RIP)web server1
/
user(CIP)------router--------network cloud----(VIP/DIP)director
(RIP)web server2
請求的過程:user[S(CIP)D(VIP)]------>director[S(DIP)D(RIP)]----->web
把源[S(CIP)D(VIP)]進行了封裝成DIP
回複的過程：web[S(VIP)D(CIP)]----->user
把從director接受到的包解分裝，發現源是director的VIP，目的是
user的CIP
TUN模型的要求：server和director在不同的網絡上；RIP必須是公網IP位址；director隻
需要處理傳來的請求，同時響應的資料包一定不能經過director；director不能做端口映射；
隻有支援IP隧道的作業系統才能是server
director的排程server的方法：
1）靜态排程方法：fixed Scheduling Methods指director在選舉server的時候不會考慮這個server目前
的連接配接的活動狀态。
代表算法
RR(Round-robin)輪叫算法
WRR(Weighted round-robin)權重輪叫算法--->适合server的硬體不同和性能不同
DH(Destination hashing)目标位址雜湊演算法---->将同一個ip位址的請求發給同一個server，應 用的server為sqiud server 緩存伺服器
SH(Source hashing)源位址雜湊演算法---->适合公司很多員工，然後自己上網的外接口有兩個
2）動态排程方法：dynamic scheduling methods指director每選舉server的時候會判斷這個server目前連接配接
狀态是不是很多，如果很多則排除在外，然後選擇那些連接配接狀态比較少的，如果連接配接狀态都一樣多，那就選擇排在最上面的。
TCP連接配接 活動狀态的辨別是established并且有資料傳輸，非活動狀态的辨別是非established狀态的連接配接，連接配接還沒有斷開，但是已經不在傳輸資料了。還有一種就是根本沒有連接配接
LC(Least-connection)最少連接配接數---->每當一個新的請求連接配接進來，director會檢視每個 server上目前處于活動狀态的個數和處于非活動狀态的個數，計算方法 overhaed(目前的負載個數)=10(處于活動狀态的個數)*256+10000(非活 動狀态)，首先那個server的overhead個數少就選那個server，如果 server的overhead相同，那就選擇排列在server清單的最上方的一個server。
WLC(Weight Least-connection)是最優算法，也是預設的算法，計算方法overhead/weight(權重)
SED(Shortst Expected Delay)最少期望延遲---->是WLC的改進算法，在算overhaed值的時候不考 慮非活動狀态的值，計算方法overhaed=(n+1)*256/weight，n表示 活動的個數，weight表示權重。
NQ(Never Queue)從不排隊---->對SED的算法的改進，先不管overhaed是多少，隻要有server的連 接狀态為0，則會給你一個連接配接個數。
LBLC(Locality-Based Least-Connection)基于本地的最少連接配接，是DH算法的動态排程。
LBLCR(Locality-Based Least-Connection with Replication Scheduing)帶複制的基于本地的最 少連接配接，時候director後面接cache伺服器的，在接後面的server
LVS的實驗：NAT模式
拓撲圖：
[LVS] / \
user(ip1)----(ip2)director(ip3) ====nfs(來共享檔案)
\ /
ip位址規劃
保證web server的資料一緻---->1.rsync實作檔案級别的同步,效率不高
2.drbd基于主機的磁盤鏡像，高可用叢集中用到
3.share storage共享存儲 a.DAS直接附加存儲 b.NAS(nfs、 samba)檔案服務 c.SAN存儲區域網絡，本身具有備援
1.看核心是否支援ipvs
grep -i 'ip_vs' /boot/config-2.6.32-71.el6.i686
CONFIG_IP_VS=m
CONFIG_IP_VS_IPV6=y
# CONFIG_IP_VS_DEBUG is not set
CONFIG_IP_VS_TAB_BITS=12
CONFIG_IP_VS_PROTO_TCP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_UDP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_AH_ESP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_ESP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_AH=y
CONFIG_IP_VS_RR=m
CONFIG_IP_VS_WRR=m
CONFIG_IP_VS_LC=m
CONFIG_IP_VS_WLC=m
CONFIG_IP_VS_LBLC=m
CONFIG_IP_VS_LBLCR=m
CONFIG_IP_VS_DH=m
CONFIG_IP_VS_SH=m
CONFIG_IP_VS_SED=m
CONFIG_IP_VS_NQ=m
CONFIG_IP_VS_FTP=m
2.拓撲規劃ip
Client：
ip1(CIP)=192.168.1.1
Director：
ip2(VIP)=192.168.1.10 gw=192.168.1.1
ip3(DIP)=192.168.14.50
Web server1：
ip4(RIP)=192.168.14.51 gw=192.168.14.50
Web Server2:
ip5(RIP)=192.168.14.52 gw=192.168.14.50
3.Diretor的配置:
ifconfig eth0 192.168.1.10/24
ifconfig eth1 192.168.14.50
route add default gw 192.168.1.1
iptables -F
a)yum -y install ipvsadm
b)man ipvsadm
ipvsadm -D -t|u|f service-address 删除叢集服務
ipvsadm -C 清空叢集服務的
ipvsadm -R
ipvsadm -S [-n] 顯示統計資料的
ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address 從叢集服務裡面删除real server的
ipvsadm -L|l [options] 顯示狀态表或者檢視
ipvsadm -Z [-t|u|f service-address] 清空計數器的
ipvsadm --set tcp tcpfin udp 設定逾時時間
ipvsadm --start-daemon state [--mcast-interface interface]
[--syncid syncid]
ipvsadm --stop-daemon state
ipvsadm -h 幫助
1.定義一個叢集服務：
ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler]
[-p [timeout]] [-O] [-M netmask] 定義叢集服務
解釋：-A|E -A表示add，E表示修改
-t|u|f t(後面可接端口号)表示tcp協定，u(後面可接端口号)表示udp協定，f表示firewall-mark
service-address服務位址即director (VIP)
-s指明排程方法(預設是WLC)
eg：ipvsadm -A -t 192.168.1.112:80 -s rr
2.向此叢集伺服器添加RealServer
ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address
[-g|i|m] [-w weight] [-x upper] [-y lower] 向叢集服務添加real server的
解釋：-a|e -A表示add，E表示修改
service-address服務位址 director
-r 指明real server的位址 server-address
[-g|i|m] g表示直接路由模型 i隧道模型 m表示nat模型 預設是-g DR模型
-w 表示權重 可以省略，省略表示1，選擇這個之前你的算法可以支援權重
-x 連接配接的個數的上限
-y 連接配接的個數的下限
eg：ipvsadm -a -t 192.168.1.112:80 -r 192.168.14.51 -m -w 1
ipvsadm -a -t 192.168.1.112:80 -r 192.168.14.52 -m -w 2
c)設定轉發
sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
or
sed -i '/net.ipv4.ip_forward/s/0/1/' /etc/sysctl.conf
sysctl -p
4.Web Server1的配置:
ifconfig eth0 192.168.14.51/24
route add default gw 192.168.14.50
a)yum -y install httpd
b)sed -i '$a ServerName 192.168.14.51:80' /etc/httpd/conf/httpd.conf
c)echo "this is web1 server" >> /var/www/html/index.html
d)service httpd restart
5.Web Server 的配置
ifconfig eth0 192.168.14.52/24
b)sed -i '$a ServerName 192.168.14.52:80' /etc/httpd/conf/httpd.conf
c)echo "this is web2 server" >> /var/www/html/index.html
LVS:DR模型
1.規劃ip
CIP=172.16.1.1
director：
VIP=172.16.1.100---->eth0:1(虛拟的ip)
DIP=172.16.1.200--->eth0
web server1：
VIP=172.16.1.100(指向director的VIP) ---> lo:1 (虛拟的ip) gw可以不配置 配置一定不能指向director的DIP上面
RIP=172.16.1.10---->eth0
web server2：
VIP=172.16.1.100---> lo:1 (虛拟的ip) gw可以不配置 配置一定不能指向director的DIP上面
RIP=172.16.1.20---->eth0
director的配置：
ifconfig eth0 172.16.1.200/24
ifconfig eth0:1 172.16.1.100 broadcast 172.16.1.100 netmask 255.255.255.255 up
route add -host 172.16.1.100 dev eth0:1
yum -y install ipvsadm
ipvsadm -A -t 172.16.1.100:80 -s wlc
ipvsadm -a -t 172.16.1.100:80 -r 172.16.1.10 -w 2 -g
ipvsadm -a -t 172.16.1.100:80 -r 172.16.1.20 -w 2 -g
web server1的配置：
ifconfig eth0 172.16.1.10/24
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
ifconfig lo:1 172.16.1.100 broadcast 172.16.1.100 netmask 255.255.255.255 up
route add -host 172.16.1.100 dev lo:1
yum -y install httpd
sed -i '$a ServerName 172.16.1.10:80' /etc/httpd/conf/httpd.conf
echo "this is web1 server" >> /var/www/html/index.html
service httpd restart
web server2的配置：
ifconfig eth0 172.16.1.20/24
sed -i '$a ServerName 172.16.1.20:80' /etc/httpd/conf/httpd.conf
echo "this is web2 server" >> /var/www/html/index.html
DR模型的腳本
Real(web) server script
vim /etc/init.d/real
##################
#!/bin/bash
#script to start lvs-dr web server
. /etc/rc.d/init.d/functions
read -p "please input a ip for set up real server VIP:" VIP
case "$1" in
start)
/sbin/ifconfig lo down
/sbin/ifconfig lo up
/sbin/ifconfig lo:1 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 up
/sbin/route add -host $VIP dev lo:1
;;
stop)
/sbin/ifconfig lo:1 down
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
status)
islothere=`/sbin/ifconfig lo:1 | grep $VIP`
isrothere=`netstat -rn | grep "lo:1" | grep $VIP`
if [ ! "islothere" -o ! "isrothere" ];then
echo "LVS-DR real server Stopped."
else
echo "LVS-DR real server Running."
fi
*)
echo " Usage: $0 (start|status|stop)"
exit 1
esac
###########儲存退出 +x
service real start|stop|status
director script
vim /etc/init.d/ipvs
######
#script to start lvs-dr director server
VIP=
RIP1=
RIP2=
PORT=80
/sbin/ifconfig eth0:1 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 up
/sbin/route add -host $VIP dev eth0:1
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
/sbin/iptables -F
/sbin/ipvsadm -C
ipvsadm -A -t $VIP:$PORT -s wlc
ipvsadm -a -t $VIP:$PORT -r $RIP1 -w 2 -g
ipvsadm -a -t $VIP:$PORT -r $RIP2 -w 2 -g
/bin/touch /var/lock/subsys/ipvsadm &> /dev/null
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
/sbin/ifconfig eth0:1 down
/sbin/route del $VIP
/bin/rm -f /var/lock/subsys/ipvsadm
echo "ipvs is stopped...."
if [ ! -e /var/lock/subsys/ipvsadm ];then
echo "ipvsadm is stopped..."
echo "ipvsadm is running..."
ipvsadm -L -n
echo "$0: Usage: $0 (start|status|stop)"
######儲存退出 +x
service ipvs start|stop|status
本文轉自 jie783213507 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/litaotao/1191916，如需轉載請自行聯系原作者
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