LVS负载均衡集群及NAT模式配置
集群
由多台主机构成,对外只表现为一个整体,只提供一个访问入口(域名或IP),相当于一台大型计算机
在互联网应用中,随着对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求越来越高,单台服务器无法满足负载均衡及高可用的需求
要么使用价格昂贵的小型机、大型机,要么就使用多台相对廉价的普通服务器构建服务群集
集群分类
负载均衡
- 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
高可用
- 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
高性能
- 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
负载均衡集群架构
负载调度器
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至备用调度器,确保高可用性
服务器池
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
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, 确保整个集群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
负载均衡集群模式
NAT模式(地址转换)
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
DR模式(直接路由)
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
TUN模式(IP隧道)
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
LVS虚拟服务器
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
#加载ip_va模块
modprobe ip_vs
#确认内核对LVS的支持
cat /proc/net/ip_vs
想要使用LVS 需要在系统中安装一个LVS的管理工具 ipvsadm
ipvsadm常用选项及功能
选项 | 功能 |
---|---|
-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 |
相关调度算法
轮询——rr
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
加权轮询——wrr
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——lc
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——wlc
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
配置实例
环境搭建
负载调度器(网关服务器)
内网关:192.168.10.1
外网关:12.0.0.1
NFS服务器(发布共享) 192.168.10.101
Web节点服务器1 192.168.10.10
Web节点服务器2 CentOS7 192.168.10.20
客户端 Windows10 12.0.0.12
负载调度器
NFS服务器
两台节点服务器
记得关闭防火墙
调度服务器
检验
实验成功