所謂的linux叢集-其實可以so easy

所謂的叢集知識—隻需要簡單的梳理

（圖可能較多，筆者喜歡用圖形的排版方式來梳理知識而告别繁瑣的文字）

剛解除叢集，這東西龐而多雜的概念，各種叢集的架構：負載均衡、高可用、高性能等等，難免或讓人眼花缭亂。當然想要快速掌握他們，需要的隻是從簡單到複雜。那麼筆者同大家一起進行這些知識的梳理，告别繁瑣的文字的束縛，由淺入深，來一層一層剝離他們的關系。

如上圖，我們告别繁瑣的書面資訊（這些東西從哪裡來，怎麼得來，由誰搞出來等），先來大緻認識下叢集及其分類，大緻功能。這些掌握ok再去尋根問底。

LB負載均衡叢集詳解

定義（本人解釋方法）：

<code>如果一台伺服器，某個時間點接受了N多使用者的請求，那麼它肯定會出現處理不了導緻響應緩慢的問題，而硬體提升伺服器太昂貴或者已經達到頂峰，那麼LB的作用就在這裡展現了。</code>

<code>當使用者（大量）請求到來時，由負載均衡器接收，而将這些請求分攤發放給由它管理的伺服器上。讓M多伺服器同時來承受這些使用者的請求（這些伺服器的功能是相同的也就好比同一台伺服器的影分身）。</code>

了解了他的大緻作用，來看下圖，它的分類

到這裡，我們大緻要對LB有個思維上的了解，那麼開始詳解他們的功能

四層LVS詳解：

LVS由前端的負載均衡器(Load Balancer，LB)和後端的真實伺服器(Real Server，RS)群組成。RS間可通過區域網路或廣域網連接配接。LVS的這種結構對使用者是透明的，使用者隻能看見一台作為LB的虛拟伺服器(Virtual Server)，而看不到提供服務的RS群。

當使用者的請求發往虛拟伺服器，LB根據設定的包轉發政策和負載均衡排程算法将使用者請求轉發給RS。RS再将使用者請求結果傳回給使用者。同請求包一樣，應答包的傳回方式也與包轉發政策有關。

LVS轉發政策：三種模式

(ps：這裡我們需要說明一下具體的一些名詞：)

<code>Director：複制排程叢集的主機</code>

<code>VIP(virtual ip) 向外提供服務的IP</code>

<code>RIP（real ip）後端真正提供接點的ip</code>

<code>DIP（Director‘s ip）及負載均衡器（Loader balance，LB）上連接配接D</code><code>/RIP</code><code>的位址（向内部的IP通信的IP，在Director主機上）</code>

<code>CIP(custom ip)使用者請求的ip</code>

1、NAT 位址轉換

<code>1.叢集節點跟director(引向器)必須在同一個IP網絡中</code>

<code>2.RIP通常是私有位址，僅用于各叢集節點通訊</code>

<code>3.director位于client和real server之間，并負責處理進出的所有通信</code>

<code>4.realserver必須将網關指向DIP</code>

<code>5.支援端口映射</code>

<code>6.realserver可以使用任意作業系統(OS)</code>

<code>7.使用在較大規模應用場景中，director易成為系統瓶頸（進口出口都在DIP）</code>

<code>Director上隻需要一個網卡，然後利用别名來配置兩個IP：VIP和DIP。Director在接受到外部主機的請求的時候轉發給Real Server。</code>

<code>Real Server進行回複時，将請求先交給DIP，然後由VIP轉發給交換機實作通信。</code>

2、DR直接路由 (最常用的)

<code>1.叢集節點跟directr必須在同一個實體網絡中；</code>

<code>2.RIP可以使用公網位址，實作便捷的遠端管理和監控；</code>

<code>3.director僅負責處理入站請求，響應封包則由realserver直接發往用戶端；</code>

<code>4.realserver不能将網關指向DIP；</code>

<code>5.不支援端口映射；</code>

<code>6.realserver隐藏自己的DIP</code>

<code>Director如NAT模型</code>

<code>每個Real Server上都有兩個IP：VIP和RIP，但是VIP是隐藏的，隻是用來做請求回複的（暫時可以這麼了解）。</code>

<code>Director在接受到外部主機的請求的時候轉發給Real Server的時候并不更改目标位址，隻是進行一次封裝然後轉給Real Server</code>

<code>Real Server在接受到資訊以後拆除第一層封裝，并且丢掉，隻保留原始的SIP（CIP），然後直接回複給CIP</code>

3、TUN 隧道模型

這個模型跟DR模型有些相似，隻不過Real Server跟DIP不在同一實體網絡中。Real Server回複模式同DR模型相似。DIP向RIP傳送的時候同樣也是進行了一次包裝而裡面保留了CIP的SIP（source ip）。圖不在繼續畫。

<code>叢集節點可以跨越網際網路；</code>

<code>RIP必須是公網位址；</code>

<code>director僅負責處理入站請求，響應封包則由realserver直接發往用戶端；</code>

<code>realserver不能将網關指向DIP；</code>

<code>隻有支援隧道功能的OS才能用于realserver；</code>

<code>不支援端口映射</code>

LVS的排程算法

LVS是一個L4轉發，因為他是根據使用者請求的服務不同，提供轉發的，是以他是使用四層的端口進行轉發的，對使用者來說是透明的。

靜态排程方法

<code>輪叫，輪詢輪循着,它将請求依次配置設定不同的RS，也就是在RS中均攤請求。這種算法簡單，但是隻适合于RS處理性能相差不大的情況；</code>

<code>Weight, 權重輪調，它将依據不同RS的權值配置設定任務。權值較高的RS将優先獲得任務，并且配置設定到的連接配接數将比權值較低的RS更多。相同權值的RS得到相同數目的連接配接數；</code>

<code>source</code> <code>hash</code><code>, 源位址</code><code>hash</code> <code>将來自同一個使用者的請求，始終轉發到特定的路由器或防火牆（平均内網負載），進而保證cookie與session等進行會話綁定；</code>

<code>destination </code><code>hash</code> <code>根據服務的請求轉發到特定的伺服器，跟使用者建立粘性，提高緩存命中率。主要用于緩存伺服器；</code>

動态排程方法

<code>(least-connect)最少連接配接，檢查active和inactive，連接配接數（overhead）最少的接受請求。公式：active*256+inactive 誰小給誰</code>

<code>（weight least-connect）權重最小連接配接數（叢集最好的算法），公式：（active*256+inactive)</code><code>/weight</code> <code>誰小給誰（權值表示伺服器的性能，越好權值越高。）預設</code>

<code>shortest expected delay （SED）最短期望延遲（誰響應最快給誰），不考慮非活動狀态，在計算overhead之前，把非活動狀态的總數加上1 。公式：(active+1)*256</code><code>/weight</code>

<code>（never query）基于</code><code>sed</code><code>, 隻要有空閑的，不考慮算法的接受請求；</code>

<code>(locality-based-least-connect:DH)支援權重(Real server是緩存伺服器的),基于位址的最小連接配接數排程(Locality-Based Least-Connection) , 如果這台伺服器尚未滿負荷，将來自同一目的位址的請求配置設定給同一台RS(realserver)，否則配置設定給連接配接數最小的RS，并以它為下一次配置設定的首先考慮；</code>

<code>LBLCR: (帶複制功能的最少連接配接)</code>

<code>（locality-based-least-connect with replication scheduling）是對LBLC的改進，對于某一目的位址，對應有一個RS子集。對此位址的請求，為它配置設定子集中連接配接數最小的RS；如果子集中所有的伺服器均已滿負荷，則從叢集中選擇一個連接配接數較小的伺服器，将它加入到此子集并配置設定連接配接（同時從本應連接配接的那台伺服器中複制過來使用者的資訊）；若一定時間内，這個子集未被做任何修改，則将子集中負載最大的節點從子集删除；</code>

LVS的指令介紹

<code>ipvsadm：管理叢集服務的指令行工具，工作于使用者空間</code>

<code>ipvs：為lvs提供服務的核心子產品，工作于核心空間</code>

<code>PS：在linux核心2.4.23之前的核心中子產品預設是不存在的，需要自己手動打更新檔，然後把此子產品編譯進核心才可以正常使用：确定核心中是否有ipvs子產品，</code><code>grep</code> <code>-i </code><code>'ip_vs'</code> <code>/boot/config-2</code><code>.6.18-308.el5</code>

ipvsadm指令

ipvsadm 功能及使用：

<code>1.定義叢集服務預設方法：wlc</code>

<code>ipvsadm -A|-E -t|-u|-f VIP:PORT {tcp|udp|firewall mark} [-s scheduler排程算法]</code>

<code>-t: TCP協定的叢集</code>

<code>-u：UDP協定的叢集</code>

<code>service-address:IP:PORT</code>

<code>-f：FWM 防火牆标記</code><code>file</code> <code>ware mark</code>

<code>server-address： Mark Number</code>

<code>ipvsadm -D -t|-u|-f VIP:PORT 删除定義的叢集</code>

<code># ipvsadm -A -t 172.16.100.1:80 -s rr</code>

2.要為叢集服務定義realserver

<code>ipvsadm -a|-e -t|-u VIP:port -r REALSERVER:port -g|-i|-m(模型) [-w weitht]</code>

<code>-t|-u|-f service-address：實作定義好的某叢集服務</code>

<code>-r server-address: 某RS的位址，在NAT模型中，可使用IP:PORT實作端口映射</code>

<code>ipvsadm -d -t|-u VIP:port -r REALSERVER:PORT</code>

<code>其中模式中的-g|-i|-m分别用于dr|tun|nat</code>

<code># ipvsadm -a -t 172.16.100.1:80 -r 192.168.10.8 -m</code>

<code># ipvsadm -a -t 172.16.100.1:80 -r 192.168.10.9 -m</code>

3.檢視

<code>ipvsadm</code>

<code>-n 數字的方式來顯示主機位址和端口号</code>

<code>--stats顯示統計的資料資訊</code>

<code>--rate 顯示統計的速率</code>

<code>--timeout: 顯示tcp、tcpin和udp的會話逾時時長</code>

<code>--</code><code>sort</code><code>：根據協定、位址和蹲坑進行排序</code>

<code>-c：顯示目前ipvs連接配接狀況</code>

4.删除所有叢集服務

<code>-C：清空ipvs規則</code>

5.儲存規則

<code># service ipvsadm save 在 /etc/sysconfig/ipvsadm.web</code>

<code># ipvsadm -S > /path/to/somefile</code>

<code>載入此前的規則：</code>

<code># ipvsadm -R < /path/from/somefile</code>

實驗：

由于實驗環境限制，将對NAT模型及DR模型進行示範。

由于實驗過程加起來有點長，本人将在後邊的部落格中進行貼出。此處留位子以便以後進行編輯。

HA高可用叢集詳解

什麼是高可用叢集

高可用叢集是指以減少服務中斷時間為目的的伺服器叢集技術。它通過保護使用者的業務程式對外不間斷提供的服務，把因軟體/硬體/人為造成的故障對業務的影響降低到最小程度。高可用叢集的應用系統有多樣化發展趨勢，用途也越來越多樣化，同時帶來了配置及可操作性方面的複雜性，是以選擇好的高可用軟體至關重要。

PS：上邊是學術界給出的說法，筆者覺得一句話就可以了：保證服務不間斷安全運作的方式。

少一點文字，直接上關系圖：

結合什麼是高可用叢集的概念與這張圖。大概可以劃分下其中大緻關系：

split-brain:腦裂：

腦裂擾亂心跳資訊的傳遞，叢集節點無法有效擷取其它節點的狀态資訊，産生腦裂

什麼是狀态資訊，他們怎麼傳播狀态資訊？

<code>節點A B為主從關系（1個挂掉由另外一個接替關系），但是為了更好的確定他們是否知道對方是否出現故障（挂掉），雙方（當然節點多的情況下你懂的）要進行通信（也就是發送狀态資訊），也可以将之稱之為（heartbeat），這個傳播的通道即為 Messaging Layer。</code>

<code>腦裂的後果之一：</code>

<code>搶占共享存儲：假如節點A B都連接配接到一台MySQL，如果A正在寫入資料到表中，但是突然發生了腦裂，B預設接收不到A的資訊自然會認為A壞掉了，進而接管A的位子，正式連接配接到MySQL，恰巧連接配接到了A正在寫入資料的表中，那麼雙方都在寫入，如果都進行存儲，勢必會發生檔案系統崩潰。當然如果是三個節點，ABC，如果AB可以通信。C他們都連接配接不到，那麼自然會認為是C壞掉了，然後幹掉C。</code>

避免腦裂的方式：

<code>1、在A和B之間連接配接一個硬碟，讓他們不停的往裡面寫資料，當檢測到對方停止寫資料時，自然認為他壞掉了。于是幹掉。</code>

<code>2、當節點為多節點的時候，可以引入“仲裁機制”：比如2個節點的場景，A節點性能好，給他2位的權位，B位1位的。如果通信不到，A就幹掉B。多節點的情況類似。</code>

<code>without_quorum_policy“法定票數”不夠仲裁的情況下：（根據權重票數分法不同）資源隔離裝置：</code>

<code>freeze：當機</code>

<code>ignore：忽略，</code>

CRM: Cluster Resource Manager: 叢集資料總管（CRM是運作在節點上的）

搜尋每一個資源的狀态，來計算出來資源節點應該運作的級别上，DC。

<code>DC: Designated Coordinator : 指定的協調器（計算粘性的）</code>

<code>PE：政策引擎 Policy Engine ：得出結果</code>

<code>TE：事務引擎Transaction：指揮執行</code>

<code>LRM: Local Resource Manager: 本地資料總管</code>

<code>接受TE的指揮，進而在某個節點上運作</code>

<code>LSB：linux Standard Base 符合linux标準庫的腳本：</code>

<code>RA：Resource Agent資源代理（俗稱腳本）</code>

<code>RG：Resource Group 資源組（将VIP 和IPVS 定義在一個資源組）</code>

資源限制：Constraint （資源粘性）

<code>排列限制：coloationconstraint</code>

<code>資源是否能夠運作于同一節點</code>

<code>score:</code>

<code>正值：可以在一起負值：不能在一起</code>

<code>位置限制：location constraint , score(分數)</code>

<code>正值：傾向于此節點</code>

<code>負值：傾向于逃離此節點</code>

<code>順序限制(order constraint)</code>

<code>定義資源啟動或關閉時的次序 VIP-IPVS</code>

本文轉自陳延宗 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/407711169/1198120，如需轉載請自行聯系原作者

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