集群:
含义:
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
原因:
互联网应用中,随着斩断对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求越来越高,单台服务器已经无法满足负载均衡及高可用的要求
解决方法:
- 使用价格昂贵的小型机、大型机
- 使用对台相对廉价的普通服务器构建服务群集
通过整合多台服务器,使用LVS来达到服务器的高可用和负载均衡,并以同一个IP地址对外提供相同的服务
在企业中常用的一种集群技术——LVS(Linux Virtual Server,Linux虚拟服务器)
针对集群所对应的目标差异,可分为三种类型
- 负载均衡集群
- 高可用集群
- 高性能运算集群
负载均衡集群
- 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
高可用集群
- 提高应用系统的可靠性、尽可能地减少中断时间为目标,确保服务的连接性,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;主从则只有主节点再现,但是当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
高性能运算集群(High Performance Coputer Cluster)
- 以提高应用系统的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”“网络计算”等
负载均衡的结构
第一层,负载调度器(Load Balancer 或 Director)
访问整个集群系统的唯一入口,对外使用所有服务器共有的VIP地址,也称为集群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备用调度器,确保高可用性。
第二层,服务池(Server Pool)
集群所提供的应用服务,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
第三层,共享存储(Share Storage)
为服务器池中的所有节点提供稳定、一致的文件存取服务,确保整个集群的统一性。共享存储可以使用NAS设备,或提供NFS共享服务的专用服务器。
负载均衡的结构:
负载均衡工作模式
- 负载均衡集群是目前企业用的最多的集群类型
三种工作模式:
- 地址转换
- IP隧道
- 直接路由
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,负责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
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,各个节点通过各自的Internet链接直接回应客户机,而不在经过负载调度器
- 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
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,但是各个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
LVS的负载调度算法
轮询(Round Robin)
将收到的访问请求按照顺序轮流分配给集群中的各个节点(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
加权轮询(Weighted Round Robin)
- 根据调度器设置的权重值来分发请求,权重值高的节点优先获得任务,分配的请求数越多
- 保证性能强的服务器承担更多的访问流量
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
加权最少连接(Weighted Least Connections)
- 在服务器节点的性能差异较大时,可以为真实服务器自动调整权重
- 性能较高的节点将承担更大比例的活动连接负载
ipvsadm 工具选项说明
-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集群模式 |
-g | 表示使用DR模式 |
-i | 表示使用TUN模式 |
-w |
设置权重(权重为0时表示暂停所有节点) |
-p 60 | 表示保持长时间连接60秒 |
-l | 列表查看LVS虚拟服务器(默认查看所有) |
-n | 以数字形式显示地址、端口等信息,常与“-l”选项组合使用 |
NAT模式 LVS负载均衡集群部署
1、部署共享存储
2、配置节点服务器
3、配置负载调度器
##配置负载分配策略(NAT模式只要在服务器上配置,节点服务器不需要特殊配置)
4、测试