超详细LVS负载均衡群集

云深处

简介
　　群集（或集群）和称呼来自于英文单词cluster，表示一群、一串的意思，用在服务器领域则表示大量服务器的集合体，以区分于单个服务器。
企业群集分类
　　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(Load Balance Cluster)
　　以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。例如,"DNS轮询",,"应用层交换"、"反向代理"等都可用作负载均衡群集。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
高可用群集(High Availability Cluster)
　　以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。例如,“故障切换”、“双机热备”、“多机热备”等都属于高可用群集技术（不能中断，要继续予以客户响应）。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。
高性能运算群集(High Performance Computer 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。例如,"云计"、"网格计算"也可视为高性能运算的一种。高性能运算群集的高性能依赖于"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
负载均衡群集工作原理
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

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
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

LVS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(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。这样可以保证处理能力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。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,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
实验环境
主机操作系统IP地址负载调度器CentOS 7.4 x86_64172.16.16.1公网(ens37)；192.168.100.1内网(ens33)Web节点服务器 01CentOS 7.4 x86_64192.168.100.72Web节点服务器 02CentOS 7.4 x86_64192.168.100.73NFS共享存储服务器CentOS 7.4 x86_64192.168.100.74Client端CentOS 7.4 x86_64172.16.16.16搭建步骤
一、部署LVS_NAT
1、调度服务器开启路由功能
　　[root@localhost ~]# vim /etc/sysctl.conf

添加以下参数：
　　net.ipv4.ip_forward = 1 #设置为1，开启路由功能

　　[root@localhost ~]# sysctl -p #重新读取配置文件
2、加载ip_vs模块,安装ipvsadm工具
　　[root@localhost ~]# modprobe ip_vs #加载内核模块
[root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs

　　[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm #安装ipvsadm工具
3、配置调度器SNAT转发规则
　　[root@localhost ~]# iptables -t nat -F #清除防火墙规则
[root@localhost ~]# iptables -F
　　[root@localhost ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.100.0/24 -o ens37 -j SNAT --to-source 172.16.16.1 #设置SNAT规则
　　[root@localhost ~]# iptables -t nat -L -n

4、配置调度器负载分配策略
　　[root@localhost ~]# ipvsadm -C #清除内核虚拟服务器表中的所有记录
[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 172.16.16.1:80 -s rr
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 172.16.16.1:80 -r 192.168.100.72 -m -w 1
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 172.16.16.1:80 -r 192.168.100.73 -m -w 2

ipvsadm工具参数说明
　　-A：添加虚拟服务器
-a：表示添加真实服务器
-d：删除某一个节点
-t：指定VIP地址及TCP端口（虚拟服务器）
-r：指定RIP地址及TCP端口（真实服务器）
-s：指定负载调度算法
-m：NAT群集模式
-g：DR模式
-i：TUN模式
-w：设置权重(权重为0时表示暂停节点) 即优先级

　　[root@localhost ~]# ipvsadm -L -n

　　[root@localhost ~]# ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm #保存已修改的分配策略
　　[root@localhost ~]# systemctl start ipvsadm.service  #启动服务
二、配置节点服务器
1、配置节点1Web服务器
　　[root@localhost ~]# yum -y install httpd #安装Web服务器
[root@localhost ~]# vim /etc/httpd/conf/httpd.conf  #修改主配置文件

编辑以下参数：
　　ServerName www.bt.com:80
Listen 192.168.100.72:80

　　[root@localhost ~]# systemctl start httpd.service #启动服务
[root@localhost ~]# cd /var/www/html/ #进入站点目录
[root@localhost html]# echo "this is server1 AAAAAAAAAA" > index.html #编辑默认首页
2、配置节点2Web服务器
　　[root@localhost ~]# yum -y install httpd #安装Web服务器
[root@localhost ~]# vim /etc/httpd/conf/httpd.conf  #修改主配置文件

编辑以下参数：
　　ServerName www.cloud.com:80
Listen 192.168.100.72:80

　　[root@localhost ~]# systemctl start httpd.service #启动服务
[root@localhost ~]# cd /var/www/html/ #进入站点目录
[root@localhost html]# echo "this is server2 BBBBBBBBBB" > index.html #编辑默认首页
三、Client测试
1、测试轮询算法

2、测试加权轮询算法
　　[root@localhost ~]# ipvsadm -E -t 172.16.16.1:80 -s wrr #将调度算法设置为加权轮询

　　[root@localhost ~]# ipvsadm -L -n

四、部署共享存储
1、安装NFS软件包
　　[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind #默认已经安装
2、启动服务
　　[root@localhost ~]# systemctl start rpcbind.service
[root@localhost ~]# systemctl start nfs.service
3、编辑主配置文件
　　[root@localhost ~]# vim /etc/exports

4、创建共享目录
　　[root@localhost ~]# mkdir /opt/page #创建共享目录
[root@localhost ~]# chmod 777 /opt/page/ #修改共享目录权限
[root@localhost ~]# cd /opt/page/
[root@localhost page]# echo "Hello world" > index.html #创建测试页面
5、挂载共享目录
　　[root@localhost ~]# exportfs -avr
[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.100.74

6、删除所有节点服务器站点网页
　　[root@localhost ~]# cd /var/www/html/
[root@localhost html]# rm -rf *
7、所有节点服务器挂载NFS共享目录
　　[root@localhost ~]# mount -t nfs 192.168.100.74:/opt/page /var/www/html/ #挂载到Apache站点目录下

8、测试