LVS负载均衡群集----NAT模式

一、集群

1.1、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，只提供一个访问入口（域名或IP地址），相当于一台大型计算机。

1.2、群集的类型

  • 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，将来自客户机的访问请求分担给多个服务器节点，从而缓解整个系统的负载压力。例如，“DNS轮询”“反向代理”等。

  • 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，双工即所有节点同时在线;主从则只有主节点在线，但当出现故障时从节点能自动切换为主节点。例如，”故障切换” “双机热备” 等。

  • 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。例如“云计算”、“网格计算”。

1.3、负载均衡群集的结构

  • 第一层，负载调度器

访问整个群集系统的唯一入口，对外使用所有服务器共有的VIP地址，也称为群集IP地址。通常会配置主、备两台调度器实现热备份，当主调度器失效以后能够平滑替换至备用调度器，确保高可用性。负载均衡层

  • 第二层，服务器池

群集所提供的应用服务、由服务器池承担，其中每个节点具有独立的RIP地址（真实IP），只处理调度器分发过来的客户机请求。当某个节点暂时失效时，负载调度器的容错机制会将其隔离，等待错误排除以后再重新纳入服务器池。web应用层

  • 第三层，共享存储

为服务器池中的所有节点提供稳定、一致的文件存取服务，确保整个群集的统一性。共享存储可以使用NAS设备，或者提供NFS共享服务的专用服务器。

1.4、负载均衡群集的三种工作模式

  • 地址转换
  • IP隧道
  • 直接路由

1.4.1、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、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

1.4.3、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

二、LVS虚拟服务器

2.1、LVS介绍

LVS 实际上相当于基于IP地址的虚拟化应用，为基于IP地址和内容请求分发的负载均衡提出了一种高效的解决方法

在centOS7系统中，可以手动添加ip_vs模块，并查看当前系统中ip_vs模块的版本信息

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

查看所有ip_vs调度算法的模块

在/usr/lib/modules/3.10.0-693.el7.x86_64/kernel/net/netfilter/ipvs/路径下

[root@localhost ~]# cd /usr/lib/modules/3.10.0-693.el7.x86_64/kernel/net/netfilter/ipvs/
[root@localhost ipvs]# ls
ip_vs_dh.ko.xz   ip_vs.ko.xz       ip_vs_lblcr.ko.xz  ip_vs_nq.ko.xz      ip_vs_rr.ko.xz   ip_vs_sh.ko.xz   ip_vs_wrr.ko.xz
ip_vs_ftp.ko.xz  ip_vs_lblc.ko.xz  ip_vs_lc.ko.xz     ip_vs_pe_sip.ko.xz  ip_vs_sed.ko.xz  ip_vs_wlc.ko.xz

2.2、LVS负载调度算法

固定调度算法

rr：轮询（Round Robin）

  • 将收到的访问请求安装顺序轮流分配给群集指定各节点（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。

wrr：加权轮询（Weighted Round Robin）

  • 依据不同RS的权值分配任务。权重值较高的RS将优先获得任务，并且分配到的连接数将比权值低的RS更多。相同权值的RS得到相同数目的连接数。
  • 保证性能强的服务器承担更多的访问流量。

dh：目的地址哈希调度（destination hashing）

  • 以目的地址为关键字查找一个静态hash表来获得所需RS。

sh：源地址哈希调度（source hashing）

  • 以源地址为关键字查找--个静态hash表来获得需要的RS。

lc：最小连接数调度（ Least Connections）

  • ipvs表存储了所有活动的连接。LB会比较将连接请求发送到当前连接最少的RS。
  • 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。

动态调度算法

wlc：加权最小连接数调度（Weighted Least Connections）

  • 假设各台RS的权值依次为Wi，当前tcp连接数依次为Ti，依次取Ti/Wi为最小的RS作为下一个分配的RS。

lblc：基于地址的最小连接数调度(locality-based least-connection)

  • 将来自同一个目的地址的请求分配给同一台RS，此时这台服务器是尚未满负荷的。否则就将这个请求分配给连接数最小的RS，并以它作为下一次分配的首先考虑。

三、ipvsadm工具

选项 解释
-A 添加虚拟服务器
-D 删除整个虚拟服务器
-s 指定负载调度算法(轮询:rr、加权轮询:wrr、最少连接:lc、加权最少连接: wlc)
-a 表示添加真实服务器(节点服务器)
-d 删除某一个节点
-t 指定VIP地址及TCP端口
-r 指定RIP地址及TCP端口
-m 表示使用NAT群集模式
-i 表示使用TUN模式
-g 表示使用DR模式
-w 设置权重(权重为0时表示暂停节点)
-p  60 表示保持长连接60秒
-l 列表查看LVS虚拟服务器〔默认为查看所有)
-n 以数字形式显示地址、端口等信息，常与"-"选项组合使用。ipvsadm -ln

 

四、LVS-NAT部署实战

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

实验环境：

 

4.1、NFS服务器192.168.118.103

关闭防火墙下载nfs服务

 

 设置权限

 

 设置共享策略

 

 开启服务发布共享

 

 

4.2、web1服务器192.168.118.100

安装apache服务

挂载

重启服务并输入IP地址查看

[root@localhost html]# systemctl restart httpd.service

 

 

配置网关

 

 systemctl restart network重启网卡

4.3、web2服务器 192.168.118.101

 安装apache服务

挂载

 

 配置网关

 

 重启网卡systemctl restart network

4.4、负载均衡器192.168.118.102

下载ipvsadm

 

 再添加一块网卡为nat模式

 

 

更改网络设置

 

 

 

 修改ens33

 

 重启网卡服务systemctl restart network

开启路由转发功能

防火墙策略

加载ip_vs模块,安装ipvsadm工具

开启ipvsadm服务，制定策略

 

 4.4、客户机（win10）测试

客户机网关设置为网关服务器的外网网卡，使用浏览器搜索

 

 测试（两次刷新间隔一会儿时间）

 

 

 

posted @ 2022-11-17 18:34  赵哈哈#  阅读(79)  评论(0)  编辑  收藏  举报