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1、 群集類型
2、負(fù)載均衡的分層結(jié)構(gòu)
3、負(fù)載均衡的工作模式
4、LVS的負(fù)載調(diào)度算法
5、LVS相關(guān)的基礎(chǔ)命令
6、使用ipvsadm管理工具
7、搭建NFS共享存儲服務(wù)器
8、搭建基于NAT模式的LVS負(fù)載均衡群集實(shí)例
根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的不同，群集所提供的功能也各不相同，采用的技術(shù)細(xì)節(jié)也可能各有千秋。關(guān)于群集技術(shù)的相關(guān)概念如下：
1、 群集類型
無論是哪種群集，都至少包括兩臺節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，而對外表現(xiàn)為一個(gè)整體，只提供一個(gè)訪問入口（域名或IP地址），相當(dāng)于一臺大型計(jì)算機(jī)。根據(jù)群集所針對的目標(biāo)差異，可以分為以下三種類型：
高可用群集（HA）：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，例如，“故障切換”?！半p機(jī)熱備”、“多機(jī)熱備”、等都屬于高可用群集技術(shù)，HA的工作方式包括雙工和主從兩種模式。雙工就是所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)在線；主從則只有主節(jié)點(diǎn)在線，但當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)從節(jié)點(diǎn)能自動切換為主節(jié)點(diǎn)，和Cisco路由器的HSRP原理類似。
不同類型的群集可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合并，如高可用的負(fù)載均衡群集。
2、負(fù)載均衡的分層結(jié)構(gòu)
上圖是一個(gè)典型的負(fù)載均衡群集，共三層，每層的作用如下：
第一層：負(fù)載調(diào)度器，這是訪問整個(gè)群集系統(tǒng)的唯一入口，對外使用所有服務(wù)器共有的VIP（虛擬IP）地址，也稱為群集IP。通常會配置主、備兩臺調(diào)度器實(shí)現(xiàn)熱備份。確保高可用性。
第二層：服務(wù)器池，群集所提供的應(yīng)用服務(wù)（如HTTP、FTP）由服務(wù)器池承擔(dān)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立的RIP（真實(shí)IP）地址，只處理調(diào)度器分發(fā)過來的客戶機(jī)請求，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)暫時(shí)失效，負(fù)載調(diào)度器的容錯(cuò)機(jī)制會將其隔離，等待錯(cuò)誤排除后在將其重新納入服務(wù)器池。
3、負(fù)載均衡的工作模式
.
NAT模式：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)的訪問入口，也是各節(jié)點(diǎn)回應(yīng)客戶機(jī)的訪問出口。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)于其他兩種方式，但負(fù)載調(diào)度器的壓力較大。
TUN模式：采用開放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，負(fù)載調(diào)度器僅作為客戶機(jī)的訪問入口，各節(jié)點(diǎn)通過各自的Internet連接直接回應(yīng)客戶機(jī)，而不再經(jīng)過負(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，通過專用IP隧道與負(fù)載調(diào)度器相互通信。
LVS是針對Linux內(nèi)核開發(fā)的一個(gè)負(fù)載均衡項(xiàng)目，官網(wǎng)是：http://www.linuxvirtualserver.org/ 可以進(jìn)入官網(wǎng)查閱相關(guān)的技術(shù)文檔。LVS現(xiàn)在已經(jīng)成為Linux內(nèi)核的一部分，默認(rèn)編譯為ip_vs模塊，必要時(shí)能夠自動調(diào)用。
4、LVS的負(fù)載調(diào)度算法
輪詢（rr）：將收到的訪問請求按照順序輪流分配給群集中的各節(jié)點(diǎn)（真實(shí)服務(wù)器），均等地對待每臺服務(wù)器，而不管服務(wù)器實(shí)際的連接數(shù)和系統(tǒng)負(fù)載。
加權(quán)輪詢（wrr）：根據(jù)真實(shí)服務(wù)器的處理能力輪流分配收到的訪問請求，調(diào)度器可以自動查詢個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況，并動態(tài)調(diào)整其權(quán)重。這樣可以保證處理能力強(qiáng)的服務(wù)器承擔(dān)更多的訪問流量。
最少連接（lc）：根據(jù)真實(shí)服務(wù)器已建立的連接數(shù)進(jìn)行分配，將受到的訪問請求優(yōu)先分配給連接數(shù)最少的節(jié)點(diǎn)，如果所有的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)性能相近，采用這種方式可以更好地均衡負(fù)載。
加權(quán)最少連接（wlc）：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)器自動調(diào)整權(quán)重，權(quán)重較高的節(jié)點(diǎn)將承擔(dān)更大比例的活動連接負(fù)載。
5、LVS相關(guān)的基礎(chǔ)命令
默認(rèn)ip_vs模塊沒有加載，可以執(zhí)行如下命令加載ip_vs模塊：
重慶分公司
重慶分公司
[root@localhost ~]# modprobe ip_vs #加載ip_vs模塊
[root@localhost ~]# lsmod | grep ip_vs #查看ip_vs模塊是否已加載
ip_vs 141432 0
nf_conntrack 133053 8 ip_vs,nf_nat,nf_nat_ipv4,......
libcrc32c 12644 4 xfs,ip_vs,nf_nat,nf_conntrack
[root@localhost ~]# modprobe -r ip_vs #移除ip_vs模塊
[root@localhost ~]# lsmod | grep ip_vs
[root@localhost ~]# modprobe ip_vs
[root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs #查看ip_vs版本信息
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
6、使用ipvsadm管理工具
ipvsadm是在負(fù)載調(diào)度器上使用的LVS群集管理工具，通過調(diào)用ip_vs模塊來添加、刪除服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，以及查看群集的運(yùn)行狀態(tài)。
[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm #安裝ipvsadm工具
[root@localhost ~]# ipvsadm -v #查看ipvsadm版本
ipvsadm v1.27 2008/5/15 (compiled with popt and IPVS v1.2.1)1）使用ipvsadm工具創(chuàng)建虛擬服務(wù)器：
若群集的VIP地址為200.0.0.1，針對TCP 80端口提供負(fù)載分流服務(wù)，使用的調(diào)度算法為輪詢（rr），則對應(yīng)的命令如下，對于負(fù)載均衡調(diào)度器來說，VIP必須是本機(jī)實(shí)際已啟用的IP地址：
[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 200.0.0.1:80 -s rr
2)添加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)：
為虛擬服務(wù)器200.0.0.1添加四個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，IP地址依次為192.168.1.2~5，命令如下：
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 200.0.0.1:80 -r 192.168.1.2:80 -m -w 1
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 200.0.0.1:80 -r 192.168.1.3:80 -m -w 1
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 200.0.0.1:80 -r 192.168.1.4:80 -m -w 1
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 200.0.0.1:80 -r 192.168.1.5:80 -m -w 1
[root@localhost ~]# ipvsadm -ln #查看節(jié)點(diǎn)狀態(tài)
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 200.0.0.1:80 rr
-> 192.168.1.2:80 Masq 1 0 0
-> 192.168.1.3:80 Masq 1 0 0
-> 192.168.1.4:80 Masq 1 0 0
-> 192.168.1.5:80 Masq 1 0 0
3）刪除服務(wù)器節(jié)點(diǎn)：
需要從服務(wù)器池中刪除某一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，使用選項(xiàng)-d。執(zhí)行刪除操作必須指定目標(biāo)對象，包括節(jié)點(diǎn)地址，虛擬IP地址，例如，如下操作將會刪除LVS群集200.0.0.1中的節(jié)點(diǎn)192.168.1.5。
[root@localhost ~]# ipvsadm -d -r 192.168.1.5:80 -t 200.0.0.1:80需要?jiǎng)h除整個(gè)虛擬服務(wù)器時(shí)，使用選項(xiàng)-D并指定虛擬IP即可，不需指定節(jié)點(diǎn)。例如執(zhí)行“ipvsadm -D -t 200.0.0.1:80”，則刪除此虛擬服務(wù)器。
4）保存負(fù)載分配策略：
使用導(dǎo)出/導(dǎo)入工具ipvsadm-save/ipvsadm-restore可以保存、恢復(fù)LVS策略（服務(wù)器重啟后策略需要重新導(dǎo)入）。
[root@localhost ~]# hostname lvs #更改主機(jī)名
[root@localhost ~]# bash #使更改的主機(jī)名馬上生效
[root@lvs ~]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm.bak #保存策略
[root@lvs ~]# cat /etc/sysconfig/ipvsadm.bak #確認(rèn)保存結(jié)果
-A -t 200.0.0.1:http -s rr
-a -t 200.0.0.1:http -r 192.168.1.2:http -m -w 1
-a -t 200.0.0.1:http -r 192.168.1.3:http -m -w 1
-a -t 200.0.0.1:http -r 192.168.1.4:http -m -w 1
[root@localhost ~]# ipvsadm -C #清除當(dāng)前策略
[root@localhost ~]# ipvsadm -ln #確認(rèn)當(dāng)前群集策略已被清除
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
[root@localhost ~]# ipvsadm-restore < /etc/sysconfig/ipvsadm.bak #導(dǎo)入剛才備份的策略
[root@localhost ~]# ipvsadm -ln #查看群集策略是否導(dǎo)入成功
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 200.0.0.1:80 rr
-> 192.168.1.2:80 Masq 1 0 0
-> 192.168.1.3:80 Masq 1 0 0
-> 192.168.1.4:80 Masq 1 0 0 7、搭建NFS共享存儲服務(wù)器
NFS是一種基于TCP/IP傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)協(xié)議，通過使用NFS協(xié)議，客戶機(jī)可以像訪問本地目錄一樣訪問遠(yuǎn)程服務(wù)器中的資源，對于大多數(shù)負(fù)載均衡群集來說，使用NFS協(xié)議來共享數(shù)據(jù)存儲是比較常見的做法，NFS也是NAS存儲設(shè)備必然支持的一種協(xié)議。
使用NFS發(fā)布共享資源：
1）安裝相關(guān)軟件包：
[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind #安裝所需軟件包
[root@localhost ~]# systemctl enable nfs #設(shè)置NFS開機(jī)自啟
[root@localhost ~]# systemctl enable rpcbind #設(shè)置rpcbind開機(jī)自啟2）設(shè)置共享目錄：
[root@localhost ~]# mkdir -p /opt/wwwroot #創(chuàng)建需要共享的目錄
[root@localhost ~]# vim /etc/exports #編輯NFS的配置文件，默認(rèn)為空
/opt/wwwroot 192.168.1.0/24(rw,sync,no_root_squash)
當(dāng)需要將同一個(gè)目錄共享給不同的客戶機(jī)，且分配不同權(quán)限時(shí)，只要用空格分隔指定多個(gè)“客戶機(jī)（權(quán)限選項(xiàng)）”即可。如下：
[root@localhost ~]# vim /etc/exports
/var/ftp/pub 192.168.2.1(ro,sync) 192.168.2.3(rw,sync)3）重載NFS服務(wù)程序：
[root@localhost ~]# systemctl restart rpcbind
[root@localhost ~]# systemctl restart nfs
[root@localhost ~]# netstat -anpt | grep rpc
tcp 0 0 0.0.0.0:43759 0.0.0.0:* LISTEN 76336/rpc.statd
tcp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:* LISTEN 76307/rpcbind
tcp 0 0 0.0.0.0:20048 0.0.0.0:* LISTEN 76350/rpc.mountd
tcp6 0 0 :::111 :::* LISTEN 76307/rpcbind
tcp6 0 0 :::20048 :::* LISTEN 76350/rpc.mountd
tcp6 0 0 :::38355 :::* LISTEN 76336/rpc.statd
[root@localhost ~]# showmount -e #查看本機(jī)發(fā)布的NFS共享目錄
Export list for localhost.localdomain:
/opt/wwwroot 192.168.1.0/24
/var/ftp/pub 192.168.2.3,192.168.2.1
4）在客戶端訪問NFS共享資源：
NFS協(xié)議的目標(biāo)是提供一種網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，因此對NFS共享的訪問也使用mount命令進(jìn)行掛載，對應(yīng)的文件系統(tǒng)類型為nfs，既可以手動掛載，也可以加入fstab配置文件來實(shí)現(xiàn)開機(jī)自動掛載，考慮到群集系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，NFS服務(wù)器與客戶機(jī)之間最好使用專有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。
1.安裝rpcbind軟件包，并啟動rpcbind服務(wù)，為了使用showmount查詢工具，所以將nfs-utils也一起裝上：
[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind
[root@localhost ~]# systemctl enable rpcbind
[root@localhost ~]# systemctl start rpcbind2.查詢NFS服務(wù)器端共享了哪些目錄：
[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.1.1 #需指定要查詢的服務(wù)器地址
Export list for 192.168.1.1:
/opt/wwwroot 192.168.1.0/24
/var/ftp/pub 192.168.2.3,192.168.2.13.手動掛載NFS共享目錄，并設(shè)置開機(jī)自動掛載：
[root@localhost ~]# mount 192.168.1.1:/opt/wwwroot /var/www/html #掛載到本地
[root@localhost ~]# df -hT /var/www/html #查看是否掛載成功
文件系統(tǒng) 類型 容量 已用 可用 已用% 掛載點(diǎn)
192.168.1.1:/opt/wwwroot nfs4 17G 6.2G 11G 37% /var/www/html
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab #設(shè)置自動掛載
.........................
192.168.1.1:/opt/wwwroot /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0
完成掛載后，訪問客戶機(jī)的/var/www/html文件夾，就相當(dāng)于訪問NFS服務(wù)器中的/opt/wwwroot文件夾，其中網(wǎng)絡(luò)映射過程對于用戶程序來說是完全透明的。
基于NAT工作模式的LVS群集配置實(shí)例可參考博文：搭建基于NAT模式的LVS負(fù)載均衡群集
