Linux下群集服務簡介&lvs叢集詳解

Linux下叢集服務簡介&LVS詳解

Linux下叢集服務簡介：

Cluster

LB:Load Balancing,負載均衡

HA：High Availability ，高可用

HP：High Performance，高性能

負載均衡叢集目的是提供和節點個數成正比的負載能力，這種叢集很适合提供大通路量的Web服務。負載均衡叢集往往也具有一定的高可用性特點。

高可用性叢集運作于兩個或多個節點上，目的是在系統出現某些故障的情況下，仍能繼續對外提供服務。高可用性叢集的設計思想就是要最大限度地減少服務中斷時間。這類叢集中比較著名的有Turbolinux TurboHA、Heartbeat、Kimberlite等。

高性能叢集對一種服務而言不具有負載均衡功能，它可以提高整個系統的可靠性，但不能增加負載的能力。當然，高可用性叢集可以運作多種服務，并适當配置設定在不同節點上，比如節點A提供Oracle服務，同時節點B提供Sybase服務，這也可以看成是某種意義上的負載均衡，不過這是對多種服務的配置設定而言。簡單的說，高性能計算(High-Performance Computing)是計算機科的一個分支，它緻力于開發超級計算機，研究并行算法和開發相關軟體。

Director:

4層：TCP/IP port（類似DNAT）

應用層：5/7 代理伺服器

LVS： Linux Virtual Server（章文嵩）

LVS：ipvsadm/ipvs

1. 定義虛拟伺服器

ip1:80 s rr

2. ip1:80 -r server1

ip2:80 -r server2

HA 高可用性

一般性：99.9%

關鍵性：99.999%

節點：

2個節點 active -àstandby active-àactive

RHCS redhat aluster suite 100個節點 n/m模式

arp 緩存控制資訊心跳線（雙絞線光纖串行線）

群集分裂（split-brain）

解決方法： stonith（電源交換機，ssh，meatware）fence機器子產品裝置

共享存儲：

Ø das ：直接附加存儲 scsi 磁盤櫃

Ø nas ：網絡附加存儲 samba nfs 檔案級的共享效率低

Ø san ：存儲區域網絡 fc-san（光纖） ip-san（iscsi：ip）效率高

群集檔案系統 redhat：gfs2 oracle：ocfs2

故障轉移：

故障轉移域

多個節點：群集工作票數：quorum dc

2個節點：仲裁磁盤（100M）心跳線

實作方式：

heartbeat v1 v2 v3

群集資源：

群集ip，服務程序（服務腳本）存儲

壓力測試工具：ab –c 100 –n 1000 http://172.16.100.1/index.html

Linux下叢集服務之LVS詳解：

1.LVS簡介：

LVS是Linux Virtual Server的簡寫，意即Linux虛拟伺服器，是一個虛拟的伺服器叢集系統。本項目在1998年5月由章文嵩博士成立，是中國國内最早出現的自由軟體項目之一。

目前有三種IP負載均衡技術（VS/NAT、VS/TUN和VS/DR）；

十種排程算法（rrr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq）。

2.LVS的三種實作技術：

1、通過NAT實作虛拟伺服器（VS/NAT）

特點：

Ø IP DIP必須在同一網段，而且必須為私有位址

Ø IP為RIP的default gateway

Ø irector很容易會成為整個網絡的瓶頸點

Ø IP可支援端口映射

2、通過直接路由實作虛拟伺服器（VS/DR）

Ø RIP DIP必須在同一網段，都不必是私有位址，

Ø IP直接給CIP回複，directory隻需要處理請求資料，這樣的工作效率将成倍的提高，解決了LVM-NAT的瓶頸問題。不能進行端口映射

Ø IP不支援端口映射。服務必須使用預設的端口

Ø 理員可以直接通過Internet連接配接到RIP對伺服器進行配置。但這裡同時也存在着來自Internet的網絡安全隐患

3、通過IP隧道實作虛拟伺服器（VS/TUN）

Ø IP DIP 都必須為公網位址，DIP RIP之間資料通過網絡Internet傳送。

Ø directory和server可以不再同一個網段，可以跨越地區，其他的都和LVM-DR形式的一樣。

Ø 其耗資源，投資較大。

3.LVS的排程算法：

在核心中的連接配接排程算法上，IPVS已實作了以下十種排程算法：

LVS的算法分為兩大類：

靜态算法：隻是根據算法進行排程并不考慮後端REALSERVER的實際連接配接情況

* 輪叫排程（Round-Robin Scheduling）（rr）

排程器通過"輪叫"排程算法将外部請求按順序輪流配置設定到叢集中的真實伺服器上，它均等地對待每一台伺服器，而不管伺服器上實際的連接配接數和系統負載。

* 權重輪叫排程（Weighted Round-Robin Scheduling）（wrr）

排程器通過"權重輪叫"排程算法根據真實伺服器的不同處理能力來排程通路請求。這樣可以保證處理能力強的伺服器處理更多的通路流量。排程器可以自動問詢真實伺服器的負載情況，并動态地調整其權值

* 目标位址散列排程（Destination Hashing Scheduling）（dh）

"目标位址散列"排程算法根據請求的目标IP位址，作為散列鍵（Hash Key）從靜态配置設定的散清單找出對應的伺服器，若該伺服器是可用的且未超載，将請求發送到該伺服器，否則傳回空。

* 源位址散列排程（Source Hashing Scheduling）（sh）

"源位址散列"排程算法根據請求的源IP位址，作為散列鍵（Hash Key）從靜态配置設定的散清單找出對應的伺服器，若該伺服器是可用的且未超載，将請求發送到該伺服器，否則傳回空。

動态算法：前端的排程器會根據後端REALSERVER的實際連接配接情況來配置設定請求

* 最小連接配接排程（Least-Connection Scheduling）(LC)

排程器通過"最少連接配接"排程算法動态地将網絡請求排程到已建立的連結數最少的伺服器上。如果叢集系統的真實伺服器具有相近的系統性能，采用"最小連接配接"排程算法可以較好地均衡負載。

* 權重最小連接配接排程（Weighted Least-Connection Scheduling）(WLC) (Default)

在叢集系統中的伺服器性能差異較大的情況下，排程器采用"權重最少連結"排程算法優化負載均衡性能，具有較高權值的伺服器将承受較大比例的活動連接配接負載。排程器可以自動問詢真實伺服器的負載情況，并動态地調整其權值。

* 最短預期延時排程（Shortest Expected Delay Scheduling）（SED）

對wlc的改進，在wlc算法的基礎上給權重值加一，主要用來針對某個伺服器活動連結數值為0情況

* 不排隊排程（Never Queue Scheduling）（NQ）

基于SED算法的改進，不排隊。Never Queue從不排隊，若第二個要給沒有連接配接數的伺服器，不至于讓另一個伺服器特别閑，在權重差别比較大的時候特别有用。

* 基于局部性的最少連結（Locality-Based Least Connections Scheduling）（LBLC）

基于本地的最少連接配接，DH算法的動态算法，會計算緩存上現在處于活動連接配接的。

* 帶複制的基于局部性最少連結（Locality-Based Least Connections with Replication Scheduling）（LBLCR）

帶複制的基于本地的最少連接配接，基于icp協定緩存複制來完成的。

4.IPVS指令用法：

ipvsadm

-A|E –t|u vip:port -s SCHEDULING(方法)

-d -D| -t|u vip:port

-a | e -t|u vip:port -g|i|m (模式 dr，tun，nat)

ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler]

[-p [timeout]] [-M netmask]

ipvsadm -D -t|u|f service-address

ipvsadm -C

ipvsadm -R

ipvsadm -S [-n]

ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address

[-g|i|m] [-w weight] [-x upper] [-y lower]

ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address

ipvsadm -L|l [options]

ipvsadm -Z [-t|u|f service-address]

ipvsadm --set tcp tcpfin udp

ipvsadm --start-daemon state [--mcast-interface interface]

[--syncid syncid]

ipvsadm --stop-daemon state

ipvsadm -h

-A——add-service在核心的虛拟伺服器表中添加一條新的虛拟伺服器記錄。也就是增加一台新的虛拟伺服器。

-E ——edit-service 編輯核心虛拟伺服器表中的一條虛拟伺服器記錄。

-D ——delete-service 删除核心虛拟伺服器表中的一條虛拟伺服器記錄。

-C ——clear清除核心虛拟伺服器表中的所有記錄。

-R ——restore恢複虛拟伺服器規則

-S ——save 儲存虛拟伺服器規則，輸出為-R 選項可讀的格式

-a ——add-server 在核心虛拟伺服器表的一條記錄裡添加一條新的真實伺服器記錄。也就是在一個虛拟伺服器中增加一台新的真實伺服器

-e ——edit-server 編輯一條虛拟伺服器記錄中的某條真實伺服器記錄

-d ——delete-server删除一條虛拟伺服器記錄中的某條真實伺服器記錄

-L|-l ——list 顯示核心虛拟伺服器表

-Z ——zero虛拟服務表計數器清零（清空目前的連接配接數量等）

——set tcp tcpfin udp 設定連接配接逾時值

——start-daemon啟動同步守護程序。他後面可以是master 或backup，用來說明LVS Router 是master 或是backup.在這個功能上也可以采用keepalived 的VRRP 功能。

——stop-daemon 停止同步守護程序

-h ——help顯示幫助資訊其他的選項：-t ——tcp-service service-address 說明虛拟伺服器提供的是tcp 的服務[vip：port] or [real-server-ip：port] -u ——udp-service service-address 說明虛拟伺服器提供的是udp 的服務[vip：port] or [real-server-ip：port] -f ——fwmark-service fwmark 說明是經過iptables 标記過的服務類型。

-s ——scheduler scheduler 使用的排程算法，有這樣幾個選項rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq，預設的排程算法是： wlc. -p ——persistent [timeout] 持久穩固的服務。這個選項的意思是來自同一個客戶的多次請求，将被同一台真實的伺服器處理。timeout 的預設值為300 秒。

-M ——netmask netmask persistent granularity mask

-r ——real-server server-address真實的伺服器[Real-Server：port]

-g ——gatewaying指定LVS 的工作模式為直接路由模式（也是LVS 預設的模式）

-i ——ipip 指定LVS 的工作模式為隧道模式-m ——masquerading 指定LVS 的工作模式為NAT 模式-w ——weight weight 真實伺服器的權值——mcast-interface interface 指定多點傳播的同步接口-c ——connection 顯示LVS 目前的連接配接如：ipvsadm -L -c——timeout 顯示tcp tcpfin udp 的timeout 值如：ipvsadm -L ——timeout——daemon 顯示同步守護程序狀态——stats 顯示統計資訊——rate 顯示速率資訊——sort 對虛拟伺服器和真實伺服器排序輸出——numeric -n 輸出IP 位址和端口的數字形式

壓力測試工具：ab –c 100 –n 1000 http://172.16.100.1/index.html

LVS-DR模型

本文轉自xjzhujunjie 51CTO部落格，原文連結:http://blog.51cto.com/xjzhujunjie/850650

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