LVS 負(fù)載均衡 ---- NAT模式

文章目錄

一、企業(yè)群集應(yīng)用概述

二、企業(yè)群集分類

三、負(fù)載均衡群集工作模式分析

（1）NAT 模式 ------ 地址轉(zhuǎn)換（network address translation）

（2）IP 隧道 （IP Tunnel）

（3）DR 模式

四、負(fù)載均衡群集架構(gòu)

五、LVS 虛擬服務(wù)器

六、NAT模式 具體案例實(shí)驗(yàn)

第一步：配置存儲(chǔ)服務(wù)器

第二步：配置兩臺(tái) Apache服務(wù)器

第三步：配置 LVS

第四步：驗(yàn)證結(jié)果

一、企業(yè)群集應(yīng)用概述：

在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，隨著站點(diǎn)對(duì)硬件性能、響應(yīng)速度、服務(wù)穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)可靠性等要求越來(lái)越高，單臺(tái)服務(wù)器遠(yuǎn)不能滿足需求，此時(shí)就需要多臺(tái)服務(wù)器組成一個(gè)集群，但是對(duì)外仍表現(xiàn)的是一個(gè)整體，類似于一個(gè)“代表”。

何為群集：

Cluster ，集群 ，群集

由多臺(tái)主機(jī)構(gòu)成，但對(duì)外只表現(xiàn)為一個(gè)整體

二、企業(yè)群集分類：

根據(jù)群集所針對(duì)的目標(biāo)差異，可分為三種類型：

負(fù)載均衡群集；

高可用群集；

高性能運(yùn)算群集；

（1）負(fù)載均衡集群（Load Balance Cluster）

以提高應(yīng)用系統(tǒng)的響應(yīng)能力、盡可能處理更多的訪問(wèn)請(qǐng)求、減少延遲為目標(biāo)，獲得高并發(fā)、高負(fù)載（LB）的整體性能；

LB 的負(fù)載分配依賴于主節(jié)點(diǎn)的分流算法；

（2）高可用群集 （High Availability Cluster）

以提高應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性、盡可能地減少中斷時(shí)間為目標(biāo)，確保服務(wù)的連續(xù)性，達(dá)到高可用（HA）的容錯(cuò)效果；

HA 的工作方式包括雙工和主從兩種模式

（3）高性能運(yùn)算群集 （High Performmance Computer Cluster）

是以提高應(yīng)用系統(tǒng)的 CPU運(yùn)算速度、擴(kuò)展硬件資源和分析能力為目標(biāo)，獲得相當(dāng)于大型，超級(jí)計(jì)算機(jī)的高性能運(yùn)算（HPC）能力；

高性能運(yùn)算群集的高性能依賴于 “分布式運(yùn)算”、 “并行計(jì)算” ，通過(guò)專用硬件和軟件將多個(gè)服務(wù)器的CPU、內(nèi)存等資源整合在一起。

三、負(fù)載均衡群集工作模式分析：

負(fù)載均衡群集是目前企業(yè)用的最多的群集類型，群集的負(fù)載均衡調(diào)度技術(shù)有三種工作模式：

1、地址轉(zhuǎn)換（NAT）

2、IP 隧道

3、直接路由

（1）NAT 模式 ------ 地址轉(zhuǎn)換（network address translation）

類似于防火墻的私有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，負(fù)載調(diào)度器作為所有服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)關(guān)，即作為客戶機(jī)的訪問(wèn)入口，同時(shí)也作為各節(jié)點(diǎn)回應(yīng)客戶機(jī)的訪問(wèn)出口；

服務(wù)器節(jié)點(diǎn)使用私有 IP地址，與負(fù)載調(diào)度器位于同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，安全性要優(yōu)化與其他兩種方式；

這是企業(yè)中用的做多的一種模式。

（2）IP 隧道 （IP Tunnel）

采用的是開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，負(fù)載調(diào)度器僅作為客戶機(jī)的訪問(wèn)入口，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)各自的 Internet 連接直接回應(yīng)客戶機(jī)，而不再經(jīng)過(guò)負(fù)載調(diào)度器；

服務(wù)器節(jié)點(diǎn)分散在互聯(lián)網(wǎng)中的不同位置，具有獨(dú)立的公網(wǎng) IP地址，通過(guò)專用 IP隧道與負(fù)載調(diào)度器相互通信。

（3）DR 模式

采用半開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與 TUN模式的結(jié)構(gòu)類似，但各節(jié)點(diǎn)并不是分散在各地，而是與調(diào)度器位于同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)；

負(fù)載調(diào)度器與各節(jié)點(diǎn)服務(wù)器通過(guò)本地網(wǎng)絡(luò)連接，不需要建立專用的 IP隧道。

四、負(fù)載均衡群集架構(gòu)：

第一層：負(fù)載均衡器

第二層：服務(wù)器池

第三層：共享存儲(chǔ)

負(fù)載均衡結(jié)構(gòu)圖：

五、LVS 虛擬服務(wù)器：

（1）LVS 的負(fù)載調(diào)度算法：

1、輪詢：將收到的訪問(wèn)請(qǐng)求按照順序輪流分配給群集中的各節(jié)點(diǎn)（真實(shí)的服務(wù)器），均等地對(duì)待每一臺(tái)服務(wù)器，而不管服務(wù)器實(shí)際的連接數(shù)和系統(tǒng)負(fù)載。

2、加權(quán)輪詢：根據(jù)真實(shí)服務(wù)器的處理能力輪流分配收到的訪問(wèn)請(qǐng)求，調(diào)度器可以自動(dòng)查詢各節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況，并動(dòng)態(tài)調(diào)整其權(quán)重；保證處理能力強(qiáng)的服務(wù)器承擔(dān)更多的訪問(wèn)流量。

（2）LVS 負(fù)載調(diào)度算法：

1、最少連接：

根據(jù)真實(shí)服務(wù)器已建立的連接數(shù)進(jìn)行分配，將收到的訪問(wèn)請(qǐng)求優(yōu)先分配給連接最少的節(jié)點(diǎn)。

2、加權(quán)最少連接：

在服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的性能差異較大的情況下，可以為真實(shí)服務(wù)器自動(dòng)調(diào)整權(quán)重；并且權(quán)重較高的節(jié)點(diǎn)將承擔(dān)更大比例的活動(dòng)連接負(fù)載。

（3）LVS 群集創(chuàng)建于管理 （使用 ipvsadm工具）

六、NAT模式 具體案例實(shí)驗(yàn)：

角色 IP地址

web服務(wù)器 1 192.168.100.110

web服務(wù)器 2 192.168.100.111

NFS存儲(chǔ)器 192.168.100.120

LVS ens33(內(nèi)網(wǎng)卡)：192.168.100.1；ens36(外網(wǎng)卡)：12.0.0.1

實(shí)驗(yàn)環(huán)境說(shuō)明：

準(zhǔn)備五臺(tái)虛擬機(jī)，一臺(tái)客戶機(jī)（window系統(tǒng)）作為測(cè)試，一臺(tái)服務(wù)器作為L(zhǎng)VS，兩臺(tái)web服務(wù)器（Apache），一臺(tái)作為服務(wù)器作為 NFS 存儲(chǔ)；

所有主機(jī)設(shè)置成僅主機(jī)模式；

在 LVS服務(wù)器上設(shè)置兩個(gè)網(wǎng)卡，一個(gè)作為私網(wǎng)地址，一個(gè)作為公網(wǎng)地址，并作NAT地址映射；

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：公網(wǎng)客戶端通過(guò)訪問(wèn)公網(wǎng)地址，即可訪問(wèn)到 NFS存儲(chǔ)（也就是web群集）

第一步：配置存儲(chǔ)服務(wù)器

（1）存儲(chǔ)服務(wù)器需要安裝，rpcbind 和 nfs-utils 這兩個(gè)包，沒(méi)有的話用 yum安裝一下即可。

（2）編輯訪問(wèn)規(guī)則：

1、首先在 /opt 目錄下創(chuàng)建 benet 和 accp 這兩個(gè)文件

[root@localhost ~]# cd /opt/
[root@localhost opt]# mkdir benet accp
[root@localhost opt]# chmod 777 accp/ benet/        //授權(quán)

2、設(shè)置規(guī)則

vim /etc/exports
在文件里添加以下代碼：
/usr/share *(ro,sync)
/opt/benet 192.168.200.0/24(rw,sync)
/opt/accp 192.168.200.0/24(rw,sync)

3、發(fā)布共享

exportfs -rv

（3）開(kāi)啟服務(wù)：

systemctl start nfs.service 

systemctl start rpcbind

第二步：配置兩臺(tái) Apache服務(wù)器

（1）安裝Apache服務(wù)

yum install httpd -y

（2）將存儲(chǔ)服務(wù)器文件掛載到本地

1、第一臺(tái)Apache服務(wù)器：

mount.nfs 192.168.200.130:/opt/accp /var/www/html/

再創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)頁(yè)，作為測(cè)試用：

echo "this is accp web" > index.html

2、第二臺(tái)Apache服務(wù)器：

 mount.nfs 192.168.200.130:/opt/benet /var/www/html/

創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)頁(yè)，測(cè)試：

echo "this is benet web" > index.html

注意：這里用的都是存儲(chǔ)服務(wù)器的內(nèi)存和資源，并不占用本地任何資源

第三步：配置 LVS

（1）安裝 ipvsadm 服務(wù)

yum install ipvsadm -y

（2）作為網(wǎng)關(guān)，需要開(kāi)啟路由轉(zhuǎn)發(fā)功能

vim /etc/sysctl.conf
最后一行添加這行代碼
net.ipv4.ip_forward=1

啟動(dòng)

sysctl -p

（3）做地址映射

 iptables -t nat -F
 iptables -F
 iptables -t nat -A POSTROUTING -o ens36 -s 192.168.200.0/24 -j SNAT --to-source 12.0.0.1

（4）加載模塊

modprobe ip_vs

（5）開(kāi)啟 ipvsadm

1、先備份：

ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm

2、在開(kāi)啟服務(wù)

systemctl start ipvsadm.service

（6）設(shè)置LVS規(guī)則

1、寫(xiě)一個(gè)腳本添加規(guī)則：

#!/bin/bash
ipvsadm -C
//清除內(nèi)核虛擬服務(wù)器表中的所有記錄
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.200.110:80 -m
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.200.120:80 -m
ipvsadm

2、添加執(zhí)行權(quán)限，后執(zhí)行：

chmod +x nat.sh 
./nat.sh

第四步：驗(yàn)證結(jié)果

在win7瀏覽器上，訪問(wèn) 12.0.0.1，因?yàn)樽隽薔AT模式和存儲(chǔ)共享，所以是可以直接訪問(wèn)到兩臺(tái)Apache服務(wù)器上的網(wǎng)頁(yè)的，這就說(shuō)明群集起作用了。