LVS负载均衡群集（NET模式）

白日放歌须纵酒，青春作伴好还乡。这篇文章主要讲述LVS负载均衡群集（NET模式）相关的知识，希望能为你提供帮助。
LVS负载均衡群集企业群集应用概述群集的含义
●Cluster，集群、群集
●由多台主机构成，但对外只表现为一个整体，只提供一个访问入口(域名或IP地址)，相当于一台大型计算机。
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，单台服务器已经无法满足负载均衡及高可用的要求。
解决方法
●使用价格昂贵的小型机、大型机
●使用多台相对廉价的普通服务器构建服务群集
通过整合多台服务器，使用LVS来达到服务器的高可用和负载均衡，并以同一个IP地址对外提供相同的服务。
在企业中常用的一种群集技术一LVS (Linux Virtual Server，Linux虚拟服务器)
企业群集分类根据群集所针对的目标差异，可分为三种类型
●负载均衡群集
●高可用群集
●高性能运算群集
负载均衡群集(Load Balance Cluster)
●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
●LB的负载分配依赖于主节点的分流算法，将来自客户机的访问请求分担给多个服务器节点，从而缓解整个系统的负载压力。例如，" DNS轮询”“反向代理” 等
高可用群集(High Availability Cluster)
●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
●HA的工作方式包括双工和主从两种模式，双工即所有节点同时在线；主从则只有主节点在线，但当出现故障时从节点能自动切换为主节点。例如，“故障切换” “双机热备” 等
高性能运算群集(High Performance Computer Cluster)
●以提高应用系统的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
●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。例如，“云计算”“网格计算” 等负载均衡群集架构
负载均衡群集架构●第一层，负载调度器(Load Balancer或Director)
访问整个群集系统的唯一入口，对外使用所有服务器共有的VIP地址,也称为群集IP地址。通常会配置主、备两台调度器实现热备份，当主调度器失效以后能够平滑替换至备用调度器,确保高可用性。
●第二层，服务器池(Server Pool)
群集所提供的应用服务、由服务器池承担，其中每个节点具有独立的RIP地址(真实IP)，只处理调度器分发过来的客户机请求。当某个节点暂时失效时，负载调度器的容错机制会将其隔离，等待错误排除以后再重新纳入服务器池。
●第三层，共享存储(Share Storage)
为服务器池中的所有节点提供稳定、一致的文件存取服务，确保整个群集的统一性共享存储可以使用NAS设备，或者提供NFS共享服务的专用服务器。
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（NAT）
●IP隧道（TUN）
●直接路由（DR）

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NAT模式
地址转换
●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
为什么不使用NAT模式

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，这个调度器将会成为整个负载均衡的瓶颈

TUN模式
IP隧道
●IP Tunnel，简称TUN模式
●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Internet连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器
●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
直接路由
●Direct Routing，简称DR模式
●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
●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
关于LVS虚拟服务器 Linux Virtual Server
●针对Linux内核开发的负载均衡解决方案
●1998年5月，由我国的章文嵩博士创建
●官方网站: http://www.linuxvirtualserver.org/
●LVS实际上相当于基于IP地址的虚拟化应用，为基于IP地址和内容请求分发的负载均衡提出了一种高效的解决方法
LVS现在已成为Linux内核的一部分，默认编译为ipvs 模块，必要时能够自动调用。在CentOS 7系统中，以下操作可以手动加载ip vs模块，并查看当前系统中ip_ vs模块的版本信息。

modprobe ip_VS#调用模块，确认内核对LVS的支持 cat /proc/net/ip_VS

LVS的负载调度算法
●轮询(Round Robin)
◆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),均等地对待每一台服务器，而不管服务器实际的连接数和系统负载
●加权轮询(Weighted Round Robin)
◆根据调度器设置的权重值来分发请求，权重值高的节点优先获得任务,分配的请求数越多
◆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)
◆在服务器节点的性能差异较大时，可以为真实服务◆器自动调整权重性能较高的节点将承担更大比例的活动连接负载
使用ipvsadm工具 LVS群集创建与管理

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ipvsadm工具选项说明

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	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	表示保持长链接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

案例: LVS-NAT部署实战 NAT模式 (VS-NAT)
原理【LVS负载均衡群集（NET模式）】首先负载均衡器接收到客户的请求数据包时，根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器(RS)。然后负载均衡器就把客户端发送的请求数据包的目标IP地址及端口改成后端真实服务器的IP地址(RIP)。真实服务器响应完请求后，查看默认路由，把响应后的数据包发送给负载均衡器，负载均衡器在接收到响应包后，把包的源地址改成虚拟地址(VIP) 然后发送回给客户端。
优点集群中的服务器可以使用任何支持TCP/IP的操作系统，只要负载均衡器有一个合法的IP地址。
缺点扩展性有限，当服务器节点增长过多时，由于所有的请求和应答都需要经过负载均衡器，因此负载均衡器将成为整个系统的瓶颈。
案例环境
●LVS调度器作为Web服务器池的网关，LVS两块网卡，分别连接内外网，使用轮询(rr) 调度算法

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NAT模式LVS负载均衡群集部署搭建环境

负载调度器: 内网关ens33: 192.168.38.38，外网关ens36: 12.0.0.1 Web节点服务器1: 192.168.38.73 Web节点服务器2: 192.168.38.74 NFS服务器: 192.168.38.75 客户端: 12.0.0.1

1.部署共享存储(NFS服务器: 192.168.80.13)

systemctl stop firewalld.service#关闭防火墙 systemctl disable firewalld.service#关闭开机自启 setenforce 0#关闭系统安全机制yum install nfs-utils rpcbind -y#安装nfs的两个包，一般是默认安装 systemctl enable --now rpcbind,nfs#设置开机自启动 systemctl status --now rpcbind,nfs#启动服务，注意启动顺序，先开启rpcbind再开启nfsmkdir -p /data/accp,benet#在data目录下创建两个共享目录 chmod 777 *#给两个目录加权，所有用户可读可写可执行echo accp 滴滴滴 > accp/index.html echo benet 嗒嗒嗒 > benet/index.html #在默认首页文件中写入内容vim /etc/exports /data/accp 192.168.38.0/24(rw,sync) /data/benet 192.168.38.0/24(rw,sync) #在/etc/exports里写入共享策略，共享192.168.38.0/24网段，权限可读可写信息共享exportfs -rv#发布共享showmount -e 192.168.38.75#查看NFS-Server的共享目录

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2.配置节点服务器(192.168.38.73、192.168.38.74)

systemctl stop firewalld.service#关闭防火墙 systemctl disable firewalld.service#关闭开机自启 setenforce 0#关闭系统安全机制showmount -e 192.168.38.75#查看NFS-Server的共享目录yum install httpd -y#yun安装httpd服务，默认首页目录为/var/www/html systemctl enable --now httpd#启动httpd服务并设为开机自启动 netstat -natp | grep :80#查看服务---192.168.38.73--- mount 192.168.38.75:/data/accp /var/www/html/ #挂载NFS-Server的首页目录到共享目录中 cd /var/wwwhtml/ cat index.html #查看首页内容vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33#修改网关，注释DNS systemctl restart network#重启网卡---192.168.38.74--- mount 192.168.38.75:/data/benet /var/www/html/ cd /var/wwwhtml/ cat index.html #查看首页内容 vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33#修改网关，注释DNS systemctl restart network#重启网卡

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192.168.38.73

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192.168.38.74

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3.配置负载调度器(内网关 ens33: 192.168.38.38，外网关 ens36: 12.0.0.1)

systemctl stop firewalld.service#关闭防火墙 systemctl disable firewalld.service#关闭开机自启 setenforce 0#关闭系统安全机制

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(1)配置SNAT转发规则

ifconfig ens36 12.0.0.1/24#配置负载调度器地址 ifconfig#查看地址vim /etc/sysctl.conf net.ipv4.ip_forward = 1 或 echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward #添加ip转发功能sysctl -p#加载刚添加的内核配置iptables -F iptables -t nat -F iptables -nL -t nat#清空规则列表并查看 iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.38.0/24 -o ens36 -j SNAT --to 12.0.0.1 #添加规则，-t：指定表名；-A：指定链；-s：源IP；-o：出口网卡；-j：控制类型；-to：转换

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(2)加载LVS内核模块

modprobe ip_vs#加载ip_vs模块 cat /proc/net/ip_vs#确认内核对LVS的支持

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(3)安装ipvsadm 管理工具

yum -y install ipvsadm#安装ipvsadm管理工具---启动服务前须保存负载分配策略--- ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm 或 ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadmsystemctl start ipvsadm.service#启动服务 systemctl status ipvsadm.service#服务状态

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(4)配置负载分配策略(NAT模式只要在服务器.上配置，节点服务器不需要特殊配置)

ipvsadm -C#清除原有策略 ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.38.73:80 -m -w 1 ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.38.74:80 -m -w 1 #添加规则-A：添加虚拟服务器；-t：VIP，虚拟ip所用外网网卡；-s：算法；rr：轮询；-a：添加真实服务器；-r：真实IP地址；-m：表示使用nat策略；-w：设置权重 ipvsadm#启用策略ipvsadm - ln#查看节点状态，Masq代表 NAT模式（当前负载均衡的状态） ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm#保存策略