搭建LVS負載均衡羣集（理論+實戰，理解更輕鬆）

時間  2019-11-27
標籤 搭建 lvs 負載 均衡 羣集 理論 實戰 理解 輕鬆 欄目 負載均衡 简体版
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LVS負載均衡羣集

理解負載均衡羣集的原理html

掌握LVS-NAT的部署java

企業羣集應用概述

羣集的含義：

1.Cluster,集羣、羣集
2.由多臺主機構成，但對外只表現爲一個總體linux

在互聯網應用中，隨着站點對硬件性能、響應速度、服務穩定性、數據可靠性等要求愈來愈高，單臺服務器力不從心

解決方法：

1.使用價格昂貴的小型機、大型機
2.使用普通服務器構建服務羣集web

企業羣集分類

根據羣集所針對的目標差別，可分爲三種類型：

1.負載均衡羣集（輪詢，最小鏈接的加權重）
2.高可用羣集（訪問的速度，可靠性）
3.高性能運算羣集（併發處理任務）算法

負載均衡羣集(Load Balance Cluster)：

1.以提升應用系統的響應能力、儘量處理更多的訪問請求、減小延遲爲目標，得到高併發、負載(LB) 的總體性能
2.LB的負載分配依賴於主節點的分流算法vim

高可用羣集(High Availability Cluster)：

1.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
2.HA的工做方式包括雙工和主從兩種模式瀏覽器

高性能運算羣集(High Performance Computer Cluster)：

1.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
2.高性能運算羣集的高性能依賴於"分佈式運算」、「並行計算」 ，經過專用硬件和軟件將多個服務器的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安全

負載均衡羣集工做模式分析

負載均衡羣集是目前企業用得最多的羣集類型

羣集的負載調度技術有三種工做模式：

1.地址轉換
2.IP隧道
3.直接路由（DR）bash

NAT模式

地址轉換(Network Address Translation)：

1.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
2.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服務器

在這裏插入圖片描述

TUN模式

IP隧道(IP Tunnel)：

1.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
2.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

在這裏插入圖片描述

DR模式

直接路由(Direct Routing)：

1.簡稱DR模式，採用半開放式的網絡結構，與TUN模式的結構相似，但各節點並非分散在各地，而是與調度器位於同一個物理網絡
2.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

在這裏插入圖片描述

負載均衡羣集架構

####負載均衡的結構：

1.第一層，負載調度器(Load Balancer或Director)
2.第二層，服務器池(Server Pool)
3.第三層，共享存儲(Share Storage)

在這裏插入圖片描述

關於LVS虛擬服務器

Linux Virtual Server：

1.針對Linux內核的負載均衡解決方案
2.1998年5月，由我國的章文嵩博士建立
3.官方網站: http://www.linuxvirtualserver.org/

LVS的負載調度算法

1.輪詢(Round Robin)：

①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)
②均等地對待每一臺服務器， 而無論服務器實際的鏈接數和系統負載

2.加權輪詢(Weighted Round Robin)：

①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各節點的負載狀況，並動態調整其權重
②保證處理能力強的服務器承擔更多的訪問流量

3.最少鏈接(Least Connections)

①根據真實服務器已創建的鏈接數進行分配，將收到的訪問請求優先分配給鏈接數最少的節點

4.加權最少鏈接(Weighted Least Connections)

①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
②權重較高的節點將承擔更大比例的活動鏈接負載

使用ipvsadm工具

VS羣集建立與管理

在這裏插入圖片描述

NFS共享存儲服務

Network File System，網絡文件系統

1.依賴於RPC (遠端過程調用)
2.需安裝nfs-utils、rpcbind軟件包
3.系統服務: nfs、 rpcbind
4.共享配置文件: /etc/exports

在客戶機中訪問NFS共享資源

1.安裝rpcbind軟件包，並啓動rpcbind服務
2.手動掛載NFS共享目錄
3.fstab自動掛載設置

Demo：LVS負載均衡羣集

環境準備：

CentOS 7-1：調度器，網關（須要兩塊網卡）外：12.0.0.1 內：192.168.200.1

CentOS 7-2：網站服務器（Apache）192.168.200.110

CentOS 7-3：網站服務器（Apache）192.168.200.120

CentOS 7-4：提供共享存儲 192.168.200.130

win7-1：客戶端 12.0.0.12

yum在線安裝前置操做：

1.共享存儲服務器CentOS 7-4的操做：
[root@localhost ~]# rpm -q nfs-utils
nfs-utils-1.3.0-0.48.el7.x86_64
[root@localhost ~]# rpm -q rpcbind 
rpcbind-0.2.0-42.el7.x86_64
2.節點服務器CentOS 7-2和7-3兩臺節點服務器：
[root@localhost ~]# yum install httpd -y
3.調度器網關CentOS 7-1操做：
//要先添加一個網絡適配器，成爲兩個網卡
[root@localhost ~]# yum install ipvsadm -y

共享存儲服務器CentOS 7-4：

//先將網卡更改成僅主機模式
[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
BOOTPROTO="static"      //將dhcp改成static
DEVICE="ens33"
ONBOOT="yes"
IPADDR=192.168.200.130      //在末行下插入：IP，子網，網關
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.200.1
修改完成後輸入:wq保存退出
[root@localhost ~]# service network restart 
Restarting network (via systemctl):                        [  肯定  ]
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service 
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# systemctl start nfs.service
[root@localhost ~]# systemctl status nfs.service
● nfs-server.service - NFS server and services
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/nfs-server.service; disabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (exited) since 二 2019-11-26 17:42:05 CST; 11s ago
......省略多行，狀態爲Active說明正常
[root@localhost ~]# systemctl start rpcbind.service
[root@localhost ~]# systemctl status rpcbind.service
● rpcbind.service - RPC bind service
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/rpcbind.service; indirect; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since 二 2019-11-26 17:40:23 CST; 4min 26s ago
......省略多行，狀態爲Active說明正常
[root@localhost ~]# vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/accp 192.168.200.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.200.0/24(rw,sync)
//加入以上內容以後輸入:wq保存退出
[root@localhost ~]# cd /opt/
[root@localhost opt]# mkdir benet accp
[root@localhost opt]# ls -l
總用量 0
drwxr-xr-x. 2 root root 6 11月 26 17:50 accp
drwxr-xr-x. 2 root root 6 11月 26 17:50 benet
drwxr-xr-x. 2 root root 6 3月  26 2015 rh
[root@localhost opt]# chmod 777 accp/ benet/        //提高權限
[root@localhost opt]# ls -l
總用量 0
drwxrwxrwx. 2 root root 6 11月 26 17:50 accp
drwxrwxrwx. 2 root root 6 11月 26 17:50 benet
drwxr-xr-x. 2 root root 6 3月  26 2015 rh
[root@localhost opt]# exportfs -rv      //進行發佈
exporting 192.168.200.0/24:/opt/benet
exporting 192.168.200.0/24:/opt/accp
exporting *:/usr/share

節點服務器（CentOS 7-2）上的操做：

[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
BOOTPROTO="static"      //將dhcp改成static
DEVICE="ens33"
ONBOOT="yes"
IPADDR=192.168.200.110      //在末行下插入：IP，子網，網關
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.200.1
修改完成後輸入:wq保存退出
[root@localhost ~]# service network restart 
Restarting network (via systemctl):                        [  肯定  ]
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service 
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# systemctl start httpd.service
[root@localhost ~]# netstat -ntap | grep 80 
tcp6       0      0 :::80               :::*            LISTEN          7315/httpd          
//設置網絡適配器爲僅主機
[root@localhost ~]# ping 192.168.200.130
PING 192.168.200.130 (192.168.200.130) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.754 ms
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.368 ms
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.398 ms
[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.200.130
Export list for 192.168.200.130:
/usr/share *
/opt/benet 192.168.200.0/24
/opt/accp  192.168.200.0/24
[root@localhost ~]# mount.nfs 192.168.200.130:/opt/accp /var/www/html/
[root@localhost ~]# df -h
文件系統           容量    已用  可用   已用%  掛載點
/dev/sda2          20G   4.3G   16G  22%  /
devtmpfs           898M     0  898M   0%  /dev
tmpfs              912M     0  912M   0%  /dev/shm
tmpfs              912M  9.0M  903M   1%  /run
tmpfs              912M     0  912M   0%  /sys/fs/cgroup
/dev/sda1          6.0G  174M  5.9G   3%  /boot
/dev/sda5          10G    54M   10G   1%  /home
tmpfs              183M  4.0K  183M   1%  /run/user/42
tmpfs              183M   20K  183M   1%  /run/user/0
/dev/sr0           4.3G  4.3G     0  100% /run/media/root/CentOS 7 x86_64
192.168.200.130:/opt/accp   20G  3.4G   17G   17% /var/www/html
[root@localhost ~]# cd /var/www/html/
[root@localhost html]# echo "this is accp web" > index.html
[root@localhost html]# ls
index.html

此時回到存儲服務器CentOS 7-4上看是否有此文件：

[root@localhost ~]# cd /opt/
[root@localhost opt]# ls
accp  benet  rh
[root@localhost opt]# cd accp/
[root@localhost accp]# ls
index.html
[root@localhost accp]# cat index.html 
this is accp web
//此時有咱們新建的index.html文件

驗證：在CentOS 7-2節點服務器上使用火狐瀏覽器輸入：127.0.0.1看是否能夠顯示咱們寫入的網頁內容：

在這裏插入圖片描述

節點服務器（CentOS 7-3）上的操做：

[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
BOOTPROTO="static"      //將dhcp改成static
DEVICE="ens33"
ONBOOT="yes"
IPADDR=192.168.200.120      //在末行下插入：IP，子網，網關
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.200.1
//修改完成後輸入:wq保存退出
[root@localhost ~]# service network restart 
Restarting network (via systemctl):                        [  肯定  ]
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service 
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# systemctl start httpd.service
[root@localhost ~]# netstat -ntap | grep 80 
tcp6       0      0 :::80               :::*            LISTEN          7315/httpd   //設置網絡適配器爲僅主機
[root@localhost ~]# ping 192.168.200.130
PING 192.168.200.130 (192.168.200.130) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.532 ms
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=2 ttl=64 time=1.01 ms
64 bytes from 192.168.200.130: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.940 ms
[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.200.130
Export list for 192.168.200.130:
/usr/share *
/opt/benet 192.168.200.0/24
/opt/accp  192.168.200.0/24
[root@localhost ~]# mount.nfs 192.168.200.130:/opt/benet /var/www/html/
[root@localhost ~]# df -h
文件系統            容量  已用    可用  已用%       掛載點
/dev/sda2           20G  3.4G   17G   17%    /
devtmpfs           898M     0  898M    0%    /dev
tmpfs              912M     0  912M    0%    /dev/shm
tmpfs              912M  9.0M  903M    1%    /run
tmpfs              912M     0  912M    0%    /sys/fs/cgroup
/dev/sda1          6.0G  174M  5.9G    3%    /boot
/dev/sda5          10G   54M   10G    1%     /home
tmpfs              183M  4.0K  183M    1%    /run/user/42
tmpfs              183M   20K  183M    1%    /run/user/0
/dev/sr0           4.3G  4.3G     0  100%    /run/media/root/CentOS 7 x86_64
192.168.200.130:/opt/benet   20G  3.4G   17G   17% /var/www/html
[root@localhost ~]# cd /var/www/html/
[root@localhost html]# echo "this is benet web" > index.html
[root@localhost html]# ls
index.html

此時回到存儲服務器CentOS 7-4上看是否有此文件：

[root@localhost ~]# cd /opt/
[root@localhost opt]# ls
accp  benet  rh
[root@localhost opt]# cd accp/
[root@localhost accp]# ls
index.html
[root@localhost accp]# cat index.html 
this is benet web
//此時有咱們新建的index.html文件

驗證：在CentOS 7-3節點服務器上使用火狐瀏覽器輸入：127.0.0.1看是否能夠顯示咱們寫入的網頁內容：

在這裏插入圖片描述

調度，網關服務器CentOS 7-1的操做：

[root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@localhost network-scripts]# ls
ifcfg-ens33  ifdown-ppp       ifup-ib      ifup-Team
ifcfg-lo     ifdown-routes    ifup-ippp    ifup-TeamPort
[root@localhost network-scripts]# cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens36
[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-ens36
BOOTPROTO="static"      //將dhcp改成static
NAME="ens36"        //把名稱改成ens36
UUID號刪除
DEVICE="ens36"      //把名稱改成ens36
ONBOOT="yes"
IPADDR=12.0.0.1     //在末行下插入：IP，子網
NETMASK=255.255.255.0
//修改完成後輸入:wq保存退出
[root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-ens33
BOOTPROTO="static"      //將dhcp改成static
DEVICE="ens33"
ONBOOT="yes"        //在末行下插入：IP，子網
IPADDR=192.168.200.1
NETMASK=255.255.255.0
//修改完成後輸入:wq保存退出
[root@localhost network-scripts]# service network restart 
Restarting network (via systemctl):                        [  肯定  ]
[root@localhost network-scripts]# vim /etc/sysctl.conf 
//在最後一行按o轉下行插入
net.ipv4.ip_forward=1
//修改完成後輸入:wq保存退出
[root@localhost network-scripts]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1
[root@localhost network-scripts]# iptables -t nat -F
[root@localhost network-scripts]# iptables -F
[root@localhost network-scripts]# iptables -t nat -A POSTROUTING -o ens36 -s 192.168.200.0/24 -j SNAT --to-source 12.0.0.1

win7-1中驗證轉發：

先把網卡設置爲僅主機模式，網卡配置爲靜態地址，同時關閉防火牆：

在這裏插入圖片描述

此時用內部的節點服務器ping：12.0.0.12測試可否ping通：

[root@localhost html]# ping 12.0.0.12
PING 12.0.0.12 (12.0.0.12) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 12.0.0.12: icmp_seq=1 ttl=127 time=1.14 ms
64 bytes from 12.0.0.12: icmp_seq=2 ttl=127 time=1.78 ms
64 bytes from 12.0.0.12: icmp_seq=3 ttl=127 time=1.02 ms
//此時能夠ping通，說明迴應沒有問題

加載LVS內核模塊：

[root@localhost network-scripts]# modprobe ip_vs
[root@localhost network-scripts]# cat /proc/net/ip_vs
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

啓動服務：（注意：在CentOS 7中必需要先保存在啓動服務，不然會報錯！！！）

[root@localhost network-scripts]# ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
[root@localhost network-scripts]# systemctl start ipvsadm.service

編寫配置規則：

[root@localhost network-scripts]# cd /opt/
[root@localhost opt]# vim nat.sh
#!/bin/bash
ipvsadm -C          //清除內核虛擬服務器表中的全部記錄
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr         //添加新的虛擬的服務器
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
//輸入完成後輸入:wq保存退出
[root@localhost opt]# source nat.sh
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  localhost.localdomain:http rr
  -> 129.168.200.110:http         Masq    1      0          0         
  -> 129.168.200.120:http         Masq    1      0          0

驗證：使用win7-1客戶終端訪問12.0.0.1，看是否能夠成功：

在這裏插入圖片描述

此時能夠訪問，說明LVS負載均衡羣集成功提供服務，試驗成功！

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