构建负载均衡群集LVS-NAT

文章目录

• 一: 负载均衡群集的原理
• • 1.1: 企业群集应用概述
  • 1.2: 群集分类
  • 1.3：负载均衡群集工作模式
  • • 1.3.1：NAT模式
    • 1.3.2：TUN模式
  • 1.3.3：DR模式
• 二、LVS负载均衡
• • 2.1 负载均衡的架构
  • 2.1 LVS的负载调度算法
  • 2.3：LVS群集创建与管理工具
• 三、搭建LVS-NAT负载均衡群集
• • 3.1 环境
  • 3.1 lvs负载调度器-配置
  • 3.2 nfs客户机配置
  • 3.3 web1配置
  • 3.4 web2 配置
  • 3.5 客户端验证

一: 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，但对外只表现为一个整体

• 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

阿里云中的SLB是典型的负载均衡调度器，ECS是云主机（虚拟机）

SLB调度ECS，多个ECS组成资源池，构成云计算的基础

1.2: 群集分类

根据群集所针对的目标差异，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

1. 负载均衡群集(Load Balance Cluster)

   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

2. 高可用群集(High Availability Cluster)

   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

• 双工是同时工作的意思; 主从是从服务器负责复制数据

1. 高性能运算群集(High Performance Computer Cluster)

   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：负载均衡群集工作模式

负载均衡群集是目前企业用得最多的群集类型：

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（DR）

1.3.1：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

1.3.2：TUN模式

IP隧道（IP Tunnel）

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 Internet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

1.3.3：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

1.3.4：三种工作模式的区别

二、LVS负载均衡

2.1 负载均衡的架构

• 第一层，负载调度器（Load Balancer或Director）
• 第二层，服务器池（Server Pool）
• 第三层，共享存储（Share Storage）

2.1 LVS的负载调度算法

1. 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

1. 加权轮询（Weighted Round Robin）

根据真实服务器的处理能力轮流分配收到的访问请求，调度器可以自动查询各节点的负载情况，并动态调整其权重

保证处理能力强的服务器承担更多的访问流量

1. 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

1. 加权最少连接（Weighted Least Connections）

在服务器节点的性能差异较大的情况下，可以为真实服务器自动调整权重

权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载

2.3：LVS群集创建与管理工具

• 使用ipvsadm工具
• 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
• 保存负载分配策略

三、搭建LVS-NAT负载均衡群集

3.1 环境

一台客户机验证，两台Web服务器构建Server Pool,一个负载调度器LVS，一台NFS服务器共享存储。
lvs负载调度器，配置两张网卡，内网网卡地址 192.168.100.10，外网网卡地址 192.168.10.10
web服务器1 ip地址192.168.100.11   yum安装httpd
web服务器2 ip地址192.168.100.12   yum安装httpd
nfs服务器地址 192.168.100.13  
访问客户机地址 192.168.10.14
           

3.1 lvs负载调度器-配置

1. 加载ip_vs模块

[root@lvs ~]# modprobe ip_vs        //加载ip_vs模块
[root@lvs ~]# cat /proc/net/ip_vs      //查看
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
           

1. 开启路由功能：

vim /etc/sysctl.conf
添加 net.ipv4.ip_forward=1
           

1. 安装ipvsadm，

yum -y install ipvsadm
           

1. 编写脚本设置lvs负载调度器

vim nat.sh
#!/bin/bash
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.10.10:80 -s rr     //创建虚拟服务器，调度模式为轮询（rr）
ipvsadm -a -t 192.168.10.10:80 -r 192.168.100.11:80 -m   //添加服务器节点，-m表示NAT集群模式
ipvsadm -a -t 192.168.10.10:80 -r 192.168.100.12:80 -m
ipvsadm -Ln      // L：list 列表查看lvs虚拟服务器
           

3.2 nfs客户机配置

为了验证效果，我们使共享文件夹里的两个网页文件不同

yum -y install nfs-utils    //安装nfs-utils
yum -y install rpcbind    //安装rpcbind
mkdir /opt/web1          //创建共享的文件夹web1
mkdir /opt/web2          //创建共享文件夹web2
echo "<h1>this is web1</h1> > /opt/web1/index.html
echo "<h1>this is web2</h1> > /opt/web2/index.html
vim /etc/exports        //编辑共享配置
/opt/web1 192.168.100.11/32(ro)
/opt/web2 192.168.100.12/32(ro)
:wq
systemctl restart nfs rpcbind
showmount -e
           

3.3 web1配置

yum -y install httpd
mount 192.168.100.13:/opt/web1 /var/www/html/   //挂载nfs文件
           

3.4 web2 配置

yum -y install httpd
mount 192.168.100.13:/opt/web2 /var/www/html/   //挂载nfs文件
           

3.5 客户端验证

在lvs调度器上查看：

Masq  :Masquerade欺骗，隐瞒   说明使用的是NAT工作模式。
weight： 权重
rr：lvs的负载调度算法为轮询（Round Robin)