Centos 7之LVS負載均衡羣集

時間  2019-12-19
標籤 centos lvs 負載 均衡 羣集 欄目 CentOS 简体版
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博文目錄
1、LVS羣集應用基礎
2、LVS虛擬服務器
3、搭建NFS共享存儲服務html

1、LVS羣集應用基礎

根據實際企業環境的不一樣，羣集所提供的功能也各不相同，採用的技術細節也可能各有千秋。然而從總體上來看，須要先了解一些關於羣集的共性特徵，這樣才能在構建和維護羣集的工做中作到心中有數，避免操做上的盲目性。linux

一、羣集的類型

不管是哪一種羣集，都至少包括兩臺節點服務器，而對外表現爲一個總體，只提供一個訪問入口（域名或IP地址），至關於一臺大型計算機。根據羣集所針對的目標差別，能夠分爲如下三種類型。算法

  • 負載均衡羣集（Load Balance Cluster）：以提升應用系統的響應能力、儘量處理更多的訪問請求、較少延遲爲目的，得到高併發、高負載的總體性能。例如，「DNS輪詢」 、「應用層交換」、「反向代理」等均可用作負載均衡羣集。LB的負載分配依賴於主節點的分流算法，未來自客戶機的訪問請求分擔給多個服務器節點，從而緩解整個系統的負載壓力。vim

  • 高可用羣集（High Availability Cluster）：以提升應用系統的可靠性，儘量地減小中斷時間爲目標，確保服務的連續性，達到高可用（HA）的容錯效果，例如，「故障切換」。「雙機熱備」、「多機熱備」、等都屬於高可用羣集技術，HA的工做方式包括雙工和主從兩種模式。雙工就是全部節點同時在線；主從則只有主節點在線，但當出現故障時從節點能自動切換爲主節點，和Cisco路由器的HSRP原理相似。centos

  • 高性能運算羣集（High Performance Computer Cluster）：以提升應用系統的CPU運算速度，擴展硬件資源和分析能力爲目標，得到至關於大型、超級計算機的高性能運算（HPC）能力。例如，「雲計算」、「網格計算」也能夠當成HPC的一種。HPC羣集的高性能依賴於「分佈式計算」 「並行計算」，經過專用硬件和軟件將多臺服務器的CPU、內存等資源整合在一塊兒，實現只有大型、超級計算機才具有的計算能力。

不一樣類型的羣集能夠根據實際需求進行合併，如高可用的負載均衡羣集。安全

二、負載均衡的分層結構

Centos 7之LVS負載均衡羣集

  • 第一層：負載調度器，這是訪問整個羣集系統的惟一入口，對外使用全部服務器共有的VIP（虛擬IP）地址，也稱爲羣集IP。一般會配置主、備兩臺調度器實現熱備份，當主調度器失效之後平滑替換至備用調度器，確保高可用性。服務器

  • 第二層：服務器池，羣集所提供的應用服務（如HTTP、FTP）由服務器池承擔，其中每一個節點具備獨立的RIP（真實IP）地址，只處理調度器分發過來的客戶機請求，當某個節點暫時失效，負載調度器的容錯機制會將其隔離，等待錯誤排除後在將其從新歸入服務器池。網絡

  • 第三層：共享存儲，爲服務器池中的全部節點提供穩定、一致的文件存取服務，確保整個羣集的統一性。在Linux/UNIX環境中，共享存儲可使用NAS設備，或者提供NFS（網絡文件系統）共享服務的專用服務器。

三、負載均衡的工做模式

關於羣集的負載調度技術，能夠基於IP、端口、內容等進行分發，其中基於IP的負載調度是效率最高的，基於IP的負載均衡模式中，常見的有地址轉換、IP隧道和直接路由三種工做模式，以下圖：
Centos 7之LVS負載均衡羣集併發

  • 地址轉換：簡稱NAT模式，相似於防火牆的私有網絡結構，負載調度器做爲全部服務器節點的網關，即做爲客戶機的訪問入口，也是各節點回應客戶機的訪問出口。服務器節點使用私有IP地址，與負載調度器位於同一個物理網絡，安全性要優於其餘兩種方式，但負載調度器的壓力較大。負載均衡

  • IP隧道：簡稱TUN模式，採用開放式的網絡結構，負載調度器僅做爲客戶機的訪問入口，各節點經過各自的Internet鏈接直接回應客戶機，而再也不通過負載調度器，服務器節點分散在互聯網中的不一樣位置，具備獨立的公網IP地址，經過專用IP隧道與負載調度器相互通訊。

  • 直接路由：簡稱DR模式，採用半開放的網絡結構，與TUN模式的結構相似，但各節點不是分散在各地的，而是與調度器位於同一個物理網絡，負載調度器與各節點服務器經過本地網絡鏈接，不須要創建專用的IP隧道。

以上三種工做模式中，NAT方式只須要一個公網IP地址，從而成爲最易用的一種負載均衡模式，安全性也比較好，許多硬件負載均衡設備就採用這種方式；相比較而言，DR模式和TUN模式的負載能力更增強大，適用範圍更廣，但節點的安全性要稍微差一些。

2、LVS虛擬服務器

Linux Virtual Server是針對Linux內核開發的一個負載均衡項目，官網是：http://www.linuxvirtualserver.org/ 能夠進入官網查閱相關的技術文檔。LVS實際上至關於基於IP地址的虛擬化應用，爲基於IP地址和內容請求分發的負載均衡提出了一種高效率的解決方法。LVS如今已經成爲Linux內核的一部分，默認編譯爲ip_vs模塊，必要時可以自動調用。在Centos 7系統中，如下操做能夠手動加載ip_vs模塊，並查看當前系統中ip_vs模塊的版本信息：

[root@centos01 ~]# modprobe ip_vs      <!--加載ip_vs模塊-->
[root@centos01 ~]# 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

一、LVS的負載調度算法

針對不一樣的網絡服務和配置須要，LVS調度器提供多種不一樣的負載調度算法，其中最經常使用的四種算法包括輪詢、加權輪詢、最少鏈接和加權最少鏈接。

  • 輪詢（rr）：將收到的訪問請求按照順序輪流分配給羣集中的各節點（真實服務器），均等地對待每臺服務器，而無論服務器實際的鏈接數和系統負載。

  • 加權輪詢（wrr）：根據真實服務器的處理能力輪流分配收到的訪問請求，調度器能夠自動查詢個節點的負載狀況，並動態調整其權重。這樣能夠保證處理能力強的服務器承擔更多的訪問流量。

  • 最少鏈接（lc）：根據真實服務器已創建的鏈接數進行分配，將受到的訪問請求優先分配給鏈接數最少的節點，若是全部的服務器節點性能相近，採用這種方式能夠更好地均衡負載。

  • 加權最少鏈接（wlc）：在服務器節點的性能差別較大的狀況下，能夠爲真實服務器自動調整權重，權重較高的節點將承擔更大比例的活動鏈接負載。

二、使用ipvsadm管理工具

ipvsadm是在負載調度器上使用的LVS羣集管理工具，經過調用ip_vs模塊來添加、刪除服務器節點，以及查看羣集的運行狀態。

[root@centos01 ~]# yum -y install ipvsadm <!--安裝ipvsadm工具-->
[root@centos01 ~]# ipvsadm -v      <!--查看ipvsadm版本-->
ipvsadm v1.27 2008/5/15 (compiled with popt and IPVS v1.2.1)

1）建立虛擬服務器

若羣集的VIP地址爲172.16.16.172，針對TCP 80端口提供負載分流服務，使用的調度算法爲輪詢，則對應的ipvsadm命令操做以下所示，對於負載均衡調度器來講，VIP必須是本機實際已啓用的IP地址：

[root@centos01 ~]# ipvsadm -A -t 172.16.16.172:80 -s rr

上述操做中，選項-A表示添加虛擬服務器，-t用來指定VIP地址及TCP端口，-s用來指定負載調度算法——輪詢（rr）、加權輪詢（wrr）、最少鏈接（lc）、加權最少鏈接（wlc）。

2）添加服務器節點

爲虛擬服務器172.16。16.172添加四個服務器節點，IP地址依次爲192.168.7.21~24，對應的ipvsadm命令操做以下所示。若但願使用保持鏈接，還應添加「-p 60」選項，其中60爲保持時間（單位爲s）：

[root@centos01 ~]# ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 192.168.7.21:80 -m -w 1
[root@centos01 ~]# ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 192.168.7.22:80 -m -w 1
[root@centos01 ~]# ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 192.168.7.23:80 -m -w 1
[root@centos01 ~]# ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 192.168.7.24:80 -m -w 1

上述操做中，選項-a表示添加真實服務器，-t用來指定VIP地址及TCP端口，-r用來指定RIP（真實IP）地址及TCP端口，-m表示使用NAT羣集模式（-g DR模式和-i TUN模式），-w用來設置權重（權重爲0時表示暫停節點）。

3）查看羣集節點狀態

結合選項-l能夠列表查看LVS虛擬服務器，能夠指定只查看某一個VIP地址（默認爲查看全部），結合選項-n將以數字形式顯示地址、端口等信息：

[root@centos01 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.16.16.172:80 rr
  -> 192.168.7.21:80              Masq    1      0          0         
  -> 192.168.7.22:80              Masq    1      0          0         
  -> 192.168.7.23:80              Masq    1      0          0         
  -> 192.168.7.24:80              Masq    1      0          0

上述輸出結果中Forward列下的Masquerade（地址假裝），表示採用的羣集模式爲NAT；若是是Route，則表示採用的羣集模式爲DR。

4）刪除服務器節點

須要從服務器池中刪除某一個節點時，使用選項-d。執行刪除操做必須指定目標對象，包括節點地址、虛擬IP地址。例如，如下操做將會刪除LVS羣集172.16.16.172中的節點192.168.7.24。

[root@centos01 ~]# ipvsadm -d -r 192.168.7.24:80 -t 172.16.16.172:80

須要刪除整個虛擬服務器時，使用選項-D並指定虛擬IP地址便可，無須指定節點。例如，若執行「ipvsadm -D -t 172.16.16.172：80」，則刪除此虛擬化服務器。

5）保存負載分配策略

使用導出/導入工具ipvsadm-save/ipvsadm-restore能夠保存、恢復LVS策略。固然也能夠快速清除、重建負載分配策略。

[root@centos01 ~]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm  <!--保存策略-->
[root@centos01 ~]# cat /etc/sysconfig/ipvsadm  <!--確認保存結果-->
-A -t 172.16.16.172:http -s rr 
-a -t 172.16.16.172:http -r 192.168.7.21:http -m -w 1
-a -t 172.16.16.172:http -r 192.168.7.22:http -m -w 1
-a -t 172.16.16.172:http -r 192.168.7.23:http -m -w 1
[root@centos01 ~]# systemctl stop ipvsadm <!--中止服務（清除策略）-->
[root@centos01 ~]# systemctl start ipvsadm <!---啓動服務（重建規則）->

3、搭建NFS共享存儲服務

NFS是一種基於TCP/IP傳輸的網絡文件系統協議，最初由Sun公司開發。經過使用NFS協議，客戶機能夠像訪問本地目錄同樣訪問遠程服務器中的資源，對於大多數負載均衡羣集來講，使用NFS協議來共享數據存儲是比較常見的作法，NFS也是NAS存儲設備必然支持的一種協議。

一、使用NFS發佈共享資源

NFS服務的實現依賴於RPC機制，以完成遠程到本地的映射過程。在Centos 7系統中，須要安裝nfs-utils、rpcbind軟件包來提供NFS共享服務，前者用於NFS共享發佈和訪問，後者用於RPC支持。

1）安裝nfs-utils、rpcbind軟件包

提供RPC支持的服務爲rpcbind，提供NFS共享的服務爲nfs，完成安裝之後建議調整這兩個服務的自啓動狀態，以便每次開機自動啓動。手動加載NFS共享服務時，應該先啓動rpcbind，再啓動nfs。

[root@centos01 ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind <!--安裝所需軟件包-->
[root@centos01 ~]# systemctl enable nfs<!--設置開機自動啓動nfs-->
[root@centos01 ~]# systemctl enable rpcbind<!--設置開機自動啓動rpcbind-->

2）設置共享目錄

NFS的配置文件爲/etc/exports，文件內容默認爲空（無任何共享）。在exports文件中設置共享資源時，記錄格式爲「目錄位置 客戶機地址（權限選項）」。例如，若要將文件夾/opt/wwwroot共享給172.16.16.0/24網段使用，容許讀寫操做，具體配置以下所示：

[root@centos01 ~]# mkdir -p /opt/wwwroot <!--建立須要共享的目錄-->
[root@centos01 ~]# vim /etc/exports <!--編輯NFS的配置文件，默認爲空-->
/opt/wwwroot    192.168.100.0/24(rw,sync,no_root_squash)

*上述配置中「192.168.100.0/24」表示容許訪問的客戶機地址，能夠是主機名、IP地址、網段地址、容許使用、？通配符；權限選項中的rw表示容許讀寫（ro爲只讀），sync表示同步寫入，no_root_squash表示當前客戶機以root身份訪問時賦予本地root權限（默認是root_squash，將做爲nfsnobody用戶對待）。**

當須要將同一個目錄共享給不一樣的客戶機，且分配不一樣權限時，只要用空格分隔指定多個「客戶機（權限選項）」便可。例如，如下操做將/var/ftp/public目錄共享給兩個客戶機，並分別給予只讀、讀寫權限。

[root@centos01 ~]# vim /etc/exports
/var/ftp/pub    192.168.4.11(ro) 192.168.4.110(rw)

3）啓動NFS服務程序

[root@centos01 ~]# systemctl start rpcbind
[root@centos01 ~]# systemctl start nfs
[root@centos01 ~]# netstat -anptu | grep rpcbind
udp        0      0 0.0.0.0:965             0.0.0.0:*                           2064/rpcbind        
udp        0      0 0.0.0.0:111             0.0.0.0:*                           2064/rpcbind        
udp6       0      0 :::965                  :::*                                2064/rpcbind        
udp6       0      0 :::111                  :::*                                2064/rpcbind

4）查看本機發布的NFS共享目錄

[root@centos01 ~]# showmount -e
Export list for centos01:
/opt/wwwroot 192.168.100.0/24
/var/ftp/pub 192.168.4.110,192.168.4.11

二、在客戶端中訪問NFS共享資源

NFS協議的目標是提供一種網絡文件系統，所以對NFS共享的訪問也使用mount命令進行掛載，對應的文件系統類型爲nfs，既能夠手動掛載，也能夠加入fstab配置文件來實現開機自動掛載，考慮到羣集系統中的網絡穩定性，NFS服務器與客戶機之間最好使用專有網絡進行鏈接。

1）安裝rpcbind軟件包，並啓動rpcbind服務

若要正常訪問NFS共享資源，客戶機中也須要安裝rpcbind軟件包，並啓動rpcbind系統服務。另外，爲了使用showmount查詢工具，建議將nfs-utils軟件包也一塊兒裝上。

[root@centos02 ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind
[root@centos02 ~]# systemctl start rcpbind
[root@centos02 ~]# systemctl enable rcpbind

若是客戶端已經安裝了nfs-utils軟件包，則客戶端也可使用showmount查看NFS服務器端共享了哪些目錄，查詢格式爲「showmount -e 服務器地址」。

[root@centos02 ~]# showmount -e 192.168.100.10
Export list for 192.168.100.10:
/opt/wwwroot 192.168.100.0/24
/var/ftp/pub 192.168.4.110,192.168.4.11

2）手動掛載NFS共享目錄

以root用戶身份執行mount操做，將NFS服務器共享的/opt/wwwroot目錄掛載到本地目錄/var/www/html。與掛載本地文件系統不一樣的是，設備位置處應指出服務器地址。

[root@centos02 ~]# mount 192.168.100.10:/opt/wwwroot /var/www/html  <!--掛載到本地-->
[root@centos02 ~]# df -hT /var/www/html<!--查看是否掛載成功-->
文件系統                    類型  容量  已用  可用 已用% 掛載點
192.168.100.10:/opt/wwwroot nfs4   76G  3.7G   73G    5% /var/www/html

3）fstab自動掛載設置

修改/etc/fstab配置文件，加入NFS共享目錄的掛載設置。注意將文件系統類型設爲nfs,掛載參數建添加_netdev（設備須要網絡）；若添加soft、intr參數能夠實現軟掛載，容許在網絡中斷時放棄掛載。這樣客戶端就能夠在每次開機後自動掛載NFS共享資源了。

[root@centos02 ~]# vim /etc/fstab
......  <!--此處省略部份內容-->
192.168.100.10:/opt/wwwroot /var/www/html                         nfs     defaults,_netdev        0 0

完成掛載後，訪問客戶機的/var/www/html文件夾，就至關於訪問NFS服務器中的/opt/wwwroot文件夾，其中網絡映射過程對於用戶程序來講是徹底透明的。

—————— 本文至此結束，感謝閱讀 ——————

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