LVS负载均衡集群

LVS负载均衡集群

随着互联网的发展,站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求也越来越高,单台服务器也将难以无法承担所有的访问需求。所以负载均衡的技术应运而生,而LVS就是企业中非常常用的一种集群技术。

集群的含义

1Cluster,集群、群集,为解决某个特定问题将多台计算机组合起来形成的单个系统 2 3由多台主机构成,但对外只表现为一个整体 4 5

集群的分类

负载均衡集群

  • LB: Load Balancing,负载均衡,多个主机组成,每个主机只承担一部分访问请求
  • 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

高可用集群

  • HA: High Availiablity,高可用,避免 SPOF(single Point Of failure)
  • 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

高性能运算集群

HPC: High-performance computing,高性能
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

负载均衡集群架构

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)

负载均衡集群工作模式分析

NAT模式

地址转换

11.Network Address Translation,简称NAT模式 22.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 33.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 4 5

TUN模式

IP隧道

11.IP Tunnel,简称TUN模式 22.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 33.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 4 5

DR模式

直接路由

11.Direct Routing,简称DR模式 22.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 33.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 4 5

三种工作模式的区别

server number(节点数量) low 10-20 high 100 hign 100 真实网关 负载调度器 自由路由器 自由路由器 IP地址 公网+私网 公网 私网 优点 安全性能高 安全、速度快 性能最好 缺点 效率低、压力大 需要安全隧道、贵 不能跨越LAN(局域网)

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并且分配的请求越多
  • 这样可以保证性能高的节点承担更 多请求

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
  • 如果所有的服务器节点性能相近,采用这种方式可以更好的均衡负载

加权最少连接(Weighted Least Connections)

  • 在服务器节点的性能差异较大的 情况下,调度器可以根据节点服务器负载自动调整权重
  • 权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载

LVS集群创建于管理

  • 创建虚拟服务器
  • 添加、删除服务器节点
  • 查看群集及节点情况
  • 保存负载分配策略

ipvsadm 命令

-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 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

LVS-NAT部署实验

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-rJtAfFJF-1662456277395)(F:\typorase\jpg\229.png)]

准备三台主机:

lvs 两张网卡 ens33:192.168.116.129 ens37192.168.21.100

httpd1:192.168.116.130

httpd2:192.168.116.132

lvs网卡配置

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-SuQJSZne-1662456277396)(F:\typorase\jpg\241.png)]

httpd1网卡配置:注意网关指向lvs服务器

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-soc1RA3Z-1662456277396)(F:\typorase\jpg\240.png)]

httpd2网卡配置

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-00B87Z3k-1662456277397)(F:\typorase\jpg\242.png)]

下载httpd

1yum install -y httpd #下载httpd 2 3

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-SDJgmLBi-1662456277397)(F:\typorase\jpg\243.png)]

准备页面文件

1cd /var/www/html/ 2vim index.html 3 4<img src="9.jpg"/> 5 6systemctl start httpd #开启服务 7 8

配置第二台httpd服务器 配置和上面一样 注意页面区分开来

配置SNAT转发规则

1vim /etc/sysctl.conf 2net.ipv4.ip_forward=1 3 4sysctl -p #刷新一下 5 6

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-KBVWG6Xo-1662456277397)(F:\typorase\jpg\230.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-hHREIpeb-1662456277397)(F:\typorase\jpg\231.png)]

1iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.116.0/24 -o ens37 -j SNAT --to-source 192.168.100.100 2 3

加载lvs内核模块

1modprobe ip_vs 2cat /proc/net/ip_vs 3 4

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-dox99CNT-1662456277398)(F:\typorase\jpg\244.png)]

安装ipvsadm管理工具

1yum install -y ipvsadm 2 3

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-tVGWL9v1-1662456277398)(F:\typorase\jpg\234.png)]

下载完成后,在启动服务前,需要保存负载分配策略,不然会报错

1ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm 2systemctl start ipvsadm.service 3 4

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-HhTUV8yD-1662456277398)(F:\typorase\jpg\235.png)]

配置负载分配策略

-A 添加虚拟服务器 -s 指定负载调度算法(轮询rr、加权轮询wwr、最小连接lc、加权最少连接wlc) -a 表示添加真实服务器(后端节点服务器) -t 指定VIP地址及TCP端口 -m 表示使用NAT集群模式 -w 设置权重(权重为0时表示暂停节点)

1ipvsadm -C 2ipvsadm -A -t 192.168.21.100:80 -s rr 3ipvsadm -a -t 192.168.21.100:80 -r 192.168.116.130:80 -m -w 1 4ipvsadm -a -t 192.168.21.100:80 -r 192.168.116.132:80 -m -w 1 5 6

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-g1ft1arZ-1662456277398)(F:\typorase\jpg\236.png)]

1ipvsadm #启动策略 2 3

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZsqXLgYE-1662456277398)(F:\typorase\jpg\237.png)]

1ipvsadm -ln #查看节点状态 2ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm 3 4

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-zKQoaPtl-1662456277399)(F:\typorase\jpg\239.png)]

用浏览器访问

192.168.21.100
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-rMf2D3XB-1662456277399)(F:\typorase\jpg\238.png)]

代码交流 2021