LVS负载均衡群集部署

一、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   1.1 群集的三种类型   负载均衡群集、高可用群集和高性能运算群集。 1.1 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   1.2 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   1.3 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   1.2 负载均衡结构   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) LVS负载均衡群集部署 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 (NAT)地址转换 (TUN)IP隧道 (DR)直接路由  LVS负载均衡群集部署 (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。   (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。   (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   1.4 关于LVS虚拟服务器   Linux Virtual Server 是针对 Linux 内核开发的一个负载均衡项目,由我国的章文嵩 博士在 1998 年 5 月创建,官方站点位于 http://www.linuxvirtualserver.org/。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。 LVS 现在已成为 Linux 内核的一部分,默认编译为 ip_vs 模块,必要时能够自动调用。 在 CentOS 7 系统中,以下操作可以手动加载 ip_vs 模块,并查看当前系统中 ip_vs 模块的 版本信息。   1.4.1 LVS 的负载调度算法   针对不同的网络服务和配置需要,LVS 调度器提供多种不同的负载调度算法,其中最常用的四种算法是轮询、加权轮询、最少连接和加权最少连接。   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,均 等地对待每台服务器,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并且分配的请求越多,这样可以保证性能高的节点承担更 多请求。 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。如果所有的服务器节点性能相近,采 用这种方式可以更好地均衡负载。 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,调度器可以根据节点服务器负载自动调整权重,权重较高的节点将承担更 大比例的活动连接负载。   1.4.2 使用 ipvsadm 管理工具   ipvsadm 是在负载调度器上使用的 LVS 群集管理工具,通过调用 ip_vs 模块来添加、删 除 服 务器 节 点 ,以 及 查 看 群集 的 运 行状 态 。 在 CentOS 7 系 统 中 , 需 要 手动 安装 ipvsadm.x86_64 0:1.27-7.el7 软件包。   [root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm [root@localhost ~]# ipvsadm -v ipvsadm v1.27 2008/5/15 (compiled with popt and IPVS v1.2.1)   LVS 群集的管理工作主要包括创建虚拟服务器、添加服务器节点、查看群集节点状态、 删除服务器节点和保存负载分配策略。   ipvsadm 工具选项说明: 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 -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“-l”选项组合使用。ipvsadm -ln

二、NAT模式 LVS负载均衡群集部署

2.1 NAT模式 LVS负载均衡群集部署操作步骤(理论) 实验环境准备: 负载调度器:内网关 ens33:192.168.153.40,外网关 ens37:12.0.0.1 Web节点服务器1:192.168.153.60 Web节点服务器2:192.168.153.50 NFS服务器:192.168.153.70 客户端:12.0.0.12   1.部署共享存储(NFS服务器:192.168.153.70)   systemctl stop firewalld.service systemctl disable firewalld.service setenforce 0   yum install nfs-utils rpcbind -y systemctl start rpcbind.service systemctl start nfs.service   systemctl enable rpcbind.service systemctl enable nfs.service   mkdir /opt/accp/ /opt/benet/ chmod 777 /opt/kgc /opt/benet echo 'this is accp web!' > /opt/kgc/index.html echo 'this is benet web!' > /opt/benet/index.html   vim /etc/exports   /opt/accp 192.168.153.0/24(rw,sync) /opt/benet 192.168.153.0/24(rw,sync)   --发布共享--- exportfs -rv   2.配置节点服务器(192.168.80.10、192.168.80.20) ens33网关需要设置为网关服务器   systemctl stop firewalld.service systemctl disable firewalld.service setenforce 0   yum install httpd -y systemctl start httpd.service systemctl enable httpd.service   yum install nfs-utils rpcbind -y showmount -e 192.168.80.30     systemctl start rpcbind.service systemctl start nfs.service systemctl enable rpcbind.service systemctl enable nfs.service   --192.168.80.10--- mount.nfs 192.168.80.30:/opt/kgc /var/www/html   vim /etc/fstab 192.168.80.30:/opt/kgc /myshare nfs defaults,_netdev 0 0     另一台节点服务器挂载如下: --192.168.80.20--- mount.nfs 192.168.153.70:/opt/benet /var/www/html   vim /etc/fstab 192.168.80.30:/opt/benet /myshare nfs defaults,_netdev 0 0   3.配置负载调度器(内网关 ens33:192.168.80.1,外网关 ens36:12.0.0.1)   systemctl stop firewalld.service systemctl disable firewalld.service setenforce 0   (1)配置SNAT转发规则   vim /etc/sysctl.conf net.ipv4.ip_forward = 1 #添加ip路由转发   或 echo '1' > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward sysctl -p   iptables -t nat -F iptables -F iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.153.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 12.0.0.1   (2)加载LVS内核模块   modprobe ip_vs #加载 ip_vs模块 cat /proc/net/ip_vs #查看 ip_vs版本信息   ##加载全部模块 for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done   (3)安装ipvsadm 管理工具   yum -y install ipvsadm   --启动服务前须保存负载分配策略--- ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm 或者 ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm   systemctl start ipvsadm.service   (4)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)   ipvsadm -C #清除原有策略 ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.153.50:80 -m [-w 1] #添加真实ip ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.153.60:80 -m [-w 1] #添加真实ip ipvsadm #启用策略   ipvsadm -ln #查看节点状态,Masq代表 NAT模式 ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm #保存策略   ipvsadm -d -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.10:80 -m [-w 1] #删除群集中某一节点服务器 ipvsadm -D -t 12.0.0.1:80 #删除整个虚拟服务器 systemctl stop ipvsadm #停止服务(清除策略) systemctl start ipvsadm #启动服务(重建规则) ipvsadm-restore < /etc/sysconfig/ipvsadm #恢复LVS 策略   4.测试效果 网络设置里面网关需要设置为网关服务器 在一台IP为12.0.0.12的客户机使用浏览器访问 http://12.0.0.1/ ,不断刷新浏览器测试负载均衡效果,刷新间隔需长点。 2.2 NAT模式 LVS负载均衡群集部署实验具体步骤(实操) 第一步:环境搭建 1)网关服务器网卡配置(在虚拟机设置里面添加新网卡),内外网网关ip如下: LVS负载均衡群集部署

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2)web节点服务器1的IP和网关如下: LVS负载均衡群集部署 3)web节点服务器2的IP和网关如下: LVS负载均衡群集部署 4)客户端IP和网关设置如下: LVS负载均衡群集部署 5)关闭所有设备的防火墙和SElinux LVS负载均衡群集部署 第二步:部署共享服务器(NFS服务器:192.168.153.70) 1)安装相关软件并设置开机自启 LVS负载均衡群集部署 2)创建accp和benet目录,分别创建index.html并写入内容 LVS负载均衡群集部署 3)添加要发布的目录 LVS负载均衡群集部署 4)发布共享 LVS负载均衡群集部署 第三步:配置节点服务器(192.168.153.50、192.168.153.60) 1)节点服务器1和2安装httpd服务并开启 LVS负载均衡群集部署   2)节点服务器1和2安装nfs-utils和rpcbind程序 LVS负载均衡群集部署 3)节点服务器1扫描并挂载共享目录 LVS负载均衡群集部署 4)节点服务器2扫描并挂载共享目录 LVS负载均衡群集部署 第四步:配置负载调度器(内网关 ens33:192.168.153.40,外网关 ens36:12.0.0.1) 1)配置SNAT转发规则 LVS负载均衡群集部署   2)情况iptables规则并添加新规则 LVS负载均衡群集部署 3)加载LVS内核模块并查看 LVS负载均衡群集部署 4)安装ipvsadm管理工具 LVS负载均衡群集部署 5)保存负载分配策略并启动服务 LVS负载均衡群集部署 6)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) LVS负载均衡群集部署 7)查看节点策略并保存 LVS负载均衡群集部署 第五步:浏览器中进行测试(不断刷新浏览器测试负载均衡效果,刷新间隔需长点) LVS负载均衡群集部署

LVS负载均衡群集部署

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