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LVS负载均衡群集与NAT模式搭建

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我是靠谱客的博主 壮观老鼠，这篇文章主要介绍LVS负载均衡群集与NAT模式搭建，现在分享给大家，希望可以做个参考。

群集概念

  • 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
  • 问题
    互联网应用中，随着站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求越来越高，单台服务器力不从心
  • 解决方法
    使用价格昂贵的小型机、大型机
    使用普通服务器构建服务群集
    其中服务群集分为：普通集群、分布式群集

群集的分类

  • 根据群集所针对的目标差异，可分为三种类型
    1、负载均衡群集
    2、高可用群集
    3、高性能运算群集
  • 负载均衡群集(Load Balance Cluster)
    1、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
    2、LB的负载分配依赖于主节点的分流算法
  • 高可用群集(High Availability Cluster)
    1、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
    2、HA的工作方式包括双工和主从两种模式
  • 高性能运算群集(High Performance Computer Cluster)
    1、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
    2、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

负载均衡群集架构

  • 负载均衡的结构
    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)
    在这里插入图片描述

负载均衡群集工作模式分析

  • 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
    地址转换
    IP隧道
    直接路由
    注：所有的real server 基本上都有自己的公网IP，因为有众多公网IP，安全策略成本、人员维护成本提成

NAT模式（地址映射）

  • 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

TUN模式

1、real server 在公网环境（公网IP）
2、lvs只接受请求，响应请求由对应接收请求的real server 以隧道形式直接响应

  • IP隧道
    1、lPTunnel，简称TUN模式
    2、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lnternet连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器
    3、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

DR模式

1、接受请求由LVS处理，响应请求也是由real server处理
2、他们在同一物理网络（内部网)，响应请求(不同网段的)，需要通过公共路由器实现

  • 直接路由
    1、Direct Routing，简称DR模式
    2、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
    3、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
  • 特点：
    1、接受请求由LVS处理，响应请求也是由real server处理
    2、他们在同一物理网络（内部网)，响应请求(不同网段的)，需要通过公共路由器实现

部署步骤

1、加载ip_vs模块，安装ipvsadm工具
2、开启路申准发
3、新建LVS虚拟服务器并添加节点服务器
4、配置节点服务器
建立测试网站
挂载NFS共享存储
建立测试网页
5、保存规则并测试

LVS虚拟服务器

  • Linux Virtual Server
    1、针对Linux内核的负载均衡解决方案
    2、1998年5月，由我国的章文嵩博士创建
    3、官方网站: http://www.linuxvirtualserver.orgl

  • LVS的负载调度算法
    1、轮询(Round Robin) 常用
    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)real server，均等地对待每一台服务器请求分配，而不管服务器实际的连接数和系统负载没有考虑到服务器性能差异和实时负载情况
    2、加权轮询(Weighted Round Robin)
    ①根据调度器设置的权重值来分发请求，权重值请求分配高的节点优先获得任务，分配的请求数越多
    ②保证性能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

  • 加权最少连接(Weighted Least Connections)
    1、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
    2、性能较高的节点将承担更大比例的活动连接负载

以“接近实时连接的请求数(连接数）做为基础
以权重的方式，决定在real servers中“连接数相同”的情况下
该如何分配请求(以权重的方式判断)

  • LVS群集创建与管理
    1、创建虚拟服务器
    2、添加、删除服务器节点
    3、查看群集及节点情况
    4、保存负载分配策略

NFS共享存储服务

  • Network File System,网络文件系统
    1、依赖于RPC(远端过程调用)
    2、需安装nfs-utils、rpcbind软件包
    3、系统服务: nfs、rpcbind
    4、共享配置文件:/etc/exports
  • 使用NFS发布共享资源
    1、安装nfs-utils、rpcbind软件包
    2、设置共享目录
    3、启动NFS服务程序
    4、查看本机发布的NFS共享目录
  • 在客户机中访问NFS共享资源
    1、安装rpcbind软件包，并启动rpcbind服务
    2、手动挂载NFS共享自录
    3、fstab自动挂载设置
  • ipvsadm工具选项说明
-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  册删除某一个节点
-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

NAT模式LVS负载均衡群集部署

LVS负载调度器: ens33:192.168.112.100 ；ens36:192.168.206.100
web节点服务器1:192.168.112.120
Web节点服务器2:192.168.112.130
NFS服务器：192.168.112.110
客户端: 192.168.112.10

部署共享储存（NFS服务器：192.168.112.110）

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0

yum -y install nfs-utils rpcbind		#安装nfs的两个安装包

systemctl start rpcbind.service			#最好先启动rpcbind
systemctl start nfs.service

systemctl enable nfs.service			#nfs开机自启
systemctl enable rpcbind.service		#rpcbind开机自启

mkdir /opt/123							#在/opt目录下创建两个共享目录
mkdir /opt/abc

chmod 777 /opt/123						#为这两个目录赋权，所有用户可读写执行
chmod 777 /opt/abc

vim /etc/exports						#在/etc/exports里面写入共享策略
/opt/123 192.168.112.0/24(rw,sync,no_root_squash)	#两个目录一样，共享给41.0/24网段，权限可读写，信息同步
/opt/abc 192.168.112.0/24(rw,sync,no_root_squash)

exportfs -rv							#发布共享

在这里插入图片描述

配置节点服务器

两台节点服务器同时进行
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0

yum install httpd -y		#yum安装apache服务，默认首页目录为/var/www/html
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service

yum -y install nfs-utils rpcbind		#下载bfs、rpcbind
showmount -e 192.168.112.110	#查看NFS-Server的共享目录列表

systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

  • web1：
mount 192.168.112.110:/opt/123 /var/www/html		#将NFS-Server的/opt/123目录挂载到默认首页上
echo 'this is 123 web!' > /var/www/html/index.html		#在默认首页文件里注入内容

在nfs服务器上查看
在这里插入图片描述

  • web2
mount 192.168.112.110:/opt/abc /var/www/html		
echo 'this is abc web!' > /var/www/html/index.html

在这里插入图片描述

配置负载调度器

在这里插入图片描述

  • 配置SNAT转发规则
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1

iptables -t nat -F
iptables -F
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.112.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 192.168.112.90          配置nat地址转换
#nat表:修改数据包中的源、目标IP地址或端口
POSTROUTING: 在进行路由判断之"后"所要进行的规则(SNAT/MASQUERADE)
PREROUTING: 在进行路由判断之"前"所要进行的规则(DNAT/REDIRECT)
-A: 在规则链的末尾加入新规则
-s:匹配来源地址IP/MASK.
-o 网卡名称匹配从这块网卡流出的数据
-i 网卡名称匹配从这块网卡流入的数据
-j 控制类型

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

  • 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

在这里插入图片描述

  • 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
systemctl start ipvsadm.service

ipvsadm -C 					#清除原有策略
ipvsadm -A -t 192.168.206.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.206.100:80 -r 192.168.112.130:80 -m
ipvsadm -a -t 192.168.206.100:80 -r 192.168.112.140:80 -m
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

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

最后

以上就是壮观老鼠最近收集整理的关于LVS负载均衡群集与NAT模式搭建的全部内容，更多相关LVS负载均衡群集与NAT模式搭建内容请搜索靠谱客的其他文章。

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