一、企业群集应用概述

1、群集概述

• 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），相当于一台大型计算机。

2、解决方法

• 使用价格昂贵的小型机、大型机。
• 使用多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来达到服务器高可用和负载均衡，并于同一个IP地址对外提供相同服务。
• 这就是企业中常用的一种群集技术——LVS（Linux Virtual Server ，Linux虚拟服务器）。

3、根据集群针对的目标差异分类

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。

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

• 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”、“网格计算”等。

二、负载均衡群集架构

• 第一层，负载调度器(Load Balancer或Director)

对外，由调度器服务器提供一个VIP作为统一入口，对内，按照分流算法分发流量/请求给服务器池

• 第二层，服务器池(Server Pool)

服务器接收、响应、处理负载调度器的任务

• 第三层，共享存储(Share Storage)

共享存储为服务器提供存储空间

三、LVS 的三种工作模式

1、NAT 地址转换

• 调度器会作为所有节点服务器的默认网关，也是客户机的访问入口和节点服务器返回响应消息的出口，也就是说调度器会承载双向数据的负载压力，可能会成为整个群集的性能瓶颈。
  由于节点服务器都处于内网环境，使用私网IP地址，所以安全性尚可。

2、TUN IP隧道 IP Tunnel

• 调度器仅作为客户端的访问入口，节点服务器的响应消息是直接返回给客户端的，不经过调度器
  由于节点服务器需要部署在不同位置的公网环境中，需要具有独立公网IP，调度器与节点服务器是通过专用的IP隧道实现相互通信的，因为IP隧道模式的成本较高、安全性较低，且IP隧道需要更多的封装和解封装过程，性能也会受到一定的影响

3、DR 直接路由 Direct Routing

• 调度器仅作为客户端的访问入口，节点服务器的响应消息是直接返回给客户端的，不经过调度器，节点服务器与调度器是部署在同一个局域网内，因此不需要建立专用的IP隧道。DR模式是企业的首选模式。

四、LVS的负载调度算法

• 1、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
• 2、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
• 3、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
• 4、加权最少连接(Weighted L east 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

五、ipvsadm工具

六、NAT模式 LVS负载均衡群集部署

负载调度器：内网关 ens33：192.168.80.10，外网关 ens36：12.0.0.1
Web节点服务器1：192.168.80.100
Web节点服务器2：192.168.80.101
NFS服务器：192.168.80.13
客户端：12.0.0.12

1、部署共享存储

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0yum install nfs-utils rpcbind -y
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.servicesystemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.servicemkdir /opt/kgc /opt/benet
chmod 777 /opt/kgc /opt/benet
echo 'this is kgc web!' > /opt/kgc/index.html
echo 'this is benet web!' > /opt/benet/index.htmlvim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/kgc 192.168.80.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.80.0/24(rw,sync)--发布共享---
exportfs -rv

2、配置节点服务器

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0yum install httpd -y
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.serviceyum install nfs-utils rpcbind -y
showmount -e 192.168.80.13systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind--192.168.80.100---
mount.nfs 192.168.80.13:/opt/kgc /var/www/htmlvim /etc/fstab
192.168.80.13:/opt/kgc		/var/www/html	nfs		defaults,_netdev	0  0--192.168.80.101---
mount.nfs 192.168.80.13:/opt/benet /var/www/html
echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.htmlvim /etc/fstab
192.168.80.13:/opt/benet	/var/www/html	nfs 	defaults,_netdev	0  0

3、配置负载调度器

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或 echo '1' > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
sysctl -piptables -t nat -F
iptables -F
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.80.0/24 -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/ipvsadmsystemctl start ipvsadm.service

（4）配置负载分配策略

ipvsadm -C 					#清除原有策略
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr [-p 60]
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.11:80 -m [-w 1]
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.12:80 -m [-w 1]
ipvsadm						#启用策略ipvsadm -ln					#查看节点状态，Masq代表 NAT模式
ipvsadm-save > /opt/ipvsadm						#保存策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
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ipvsadm -d -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.11:80				#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（清空策略），如果selinux没关闭/etc/sysconfig/ipvsadm内容也会清空
systemctl start ipvsadm										#启动服务（根据/etc/sysconfig/ipvsadm恢复策略）
ipvsadm-restore < /opt/ipvsadm					            #恢复LVS 策略
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4.测试效果

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（或者关闭Web服务的连接保持）。