LVS负载均衡群集

向右看齐 2022-01-12 22:37 333阅读 0赞

## 一、群集、集群 ##

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**Cluster（群集），由多台主机构成，但对外只表现为一个整体**

### 1.群集分类 ###

*  负载均衡（Load Balancer）：提供服务器的响应和处理能力
 *  高可用群集（High Available）：保障服务器的可靠性
 *  高性能群集（High Performance Computer）：多个服务器资源整个为一个服务器(提高运算能力，如超级计算机、云环境)

### 2.集群结构 ###

*  第一层、Web群集：LVS、Keepalived、Haproxy、Nginx(upsteam)
 *  第二层、数据库集群：主从复制、读写分离、MMMM(主主复制)、Heartbeat+DRBD+MySQL高可用方案
 *  第三层、存储集群：NFS+Keepalived+DRDB、HA-Cluster(红帽)、MFS(分布式文件系统)
 *  第四层、缓存：memcache、nosql、nginx
 *  第五层、代理：CDN、Squid、varnish
 *  第六层、监控：AIDE、Zabbix
 *  客户端访问顺序：客户端 --> 代理层 --> 缓存层 --> Web群集 --> 数据库群集 --> 存储集群

## 二、LVS（Linux Virtual Server） ##

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### 1.概述 ###

*  针对linux内核的负载均衡解决方案，将一组服务器构成一个实现可伸缩的、高可用网络服务的虚拟服务器。
 *  LVS集群采用IP负载均衡技术和基于内容请求分发技术。
 *  调度器具有很好的吞吐率，将请求均衡地转移到不同的服务器上执行，且调度器自动屏蔽掉服务器的故障，从而将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器。
 *  整个服务器集群的结构对客户是透明的，而且无需修改客户端和服务器端的程序。为此，在设计时需要考虑系统的透明性、可伸缩性、高可用性和易管理性。
 *  1998年5月，该项目由我国的章文嵩博士创建，是中国国内最早出现的自由软件项目之一。
 *  一般由ipvsadm工具编写规则实现
 *  官网：[http://www.linuxvirtualserver.org/][http_www.linuxvirtualserver.org]

> modprobe ip\_vs  
> //添加内核对lvs模块的支持  
> lsmod | grep ip\_vs  
> //过滤查看是否加载lvs模块

![LVS负载均衡群集][LVS]

### 2.负载均衡群集三种模式 ###

*  NAT：方便配置，负载调度器压力大(适用于内网环境，需做DNAT)
 *  DR：NAT、TUN综合，但需做DNAT
 *  TUN：缓解调度器压力，但每个服务器都需一个公网IP(Web分散全国各地，可加快访问)  
    ![LVS负载均衡群集][LVS 1]

### 3.LVS调度算法 ###

*  轮询：依顺序将请求分发给Web（rr）
 *  加权轮询：根据服务器性能、动态调整权值（wrr）
 *  最小连接：根据服务器的连接数分发给Web（wlc）
 *  加权最小连接：根据服务器的性能、最小连接数动态调整权值（wlc）

### 4.LVS使用ipvsadm工具实现 ###

*  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
 *  保存负载均衡分配策略

### 5.LVS优缺点 ###

**优点**  
1.开源，免费  
2.在网上能找到一些相关技术资源  
3.具有软件负载均衡的一些优点  
**缺点**  
1.最核心的就是没有可靠的支持服务，没有人对其结果负责；  
2.功能比较简单，支持复杂应用的负载均衡能力较差，如算法较少等；  
3.开启隧道方式需重编译内核；  
4.配置复杂；  
5.主要应用于LINUX，目前没有专门用于WINDOWS的版本，不过可以通过配置，使windows成为LVS集群中的real server（win2003、win2008中）。

## 三、LVS-NAT ##

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### 部署Web-1 ###

**1.配置IP地址**

vim /etc/sysconfig/network-scrips/ifcfg-eth0
    DEVICE=eth0
    TYPE=Ethernet
    ONBOOT=yes
    NM_CONTROLLED=no
    BOOTPROTO=static
    IPADDR=192.168.1.10
    NETMASK=255.255.255.0
    GATEWAY=192.168.1.1

/etc/init.d/network restart

**2.配置安装YUM**

rm -rf /etc/yum.repos.d/*

vim /etc/yum.repos.d/local.repo
    [local]
    name=local
    baseurl=file:///mnt
    gpgcheck=0

mount /dev/cdrom /mnt

**3.部署httpd**

yum -y install httpd

echo "Web1" >/var/www/html/index.html

/etc/init.d/httpd start && chkconfig --level 35 httpd on

### 部署Web-2 ###

**1.配置IP地址**

vim /etc/sysconfig/network-scrips/ifcfg-eth0
    DEVICE=eth0
    TYPE=Ethernet
    ONBOOT=yes
    NM_CONTROLLED=no
    BOOTPROTO=static
    IPADDR=192.168.1.20
    NETMASK=255.255.255.0
    GATEWAY=192.168.1.1

/etc/init.d/network restart

**2.配置安装YUM**

rm -rf /etc/yum.repos.d/*

vim /etc/yum.repos.d/local.repo
    [local]
    name=local
    baseurl=file:///mnt
    gpgcheck=0

mount /dev/cdrom /mnt

**3.部署httpd**

yum -y install httpd

echo "Web2" >/var/www/html/index.html

/etc/init.d/httpd start && chkconfig --level 35 httpd on

### 部署网关+LVS ###

*  需两块网卡，一块vmnet1、第二块桥接

**1.配置IP**

vim /etc/sysconfig/network-scrips/ifcfg-eth0
    DEVICE=eth0
    TYPE=Ethernet
    ONBOOT=yes
    NM_CONTROLLED=no
    BOOTPROTO=static
    IPADDR=192.168.1.1
    NETMASK=255.255.255.0

cp /etc/sysconfig/network-scrips/ifcfg-eth0 /etc/sysconfig/network-scrips/ifcfg-eth1

vim /etc/sysconfig/network-scrips/ifcfg-eth1
    DEVICE=eth1
    TYPE=Ethernet
    ONBOOT=yes
    NM_CONTROLLED=no
    BOOTPROTO=dhcp

/etc/init.d/network restart

**2.配置安装YUM**

rm -rf /etc/yum.repos.d/*

vim /etc/yum.repos.d/local.repo
    [local]
    name=local
    baseurl=file:///mnt
    gpgcheck=0

mount /dev/cdrom /mnt

yum -y install ipvsadm

modprobe ip_vs              //加载lvs模块

lsmod | grep ip_vs              //过滤查看是否加载lvs

**3.开启路由转发**

vim /etc/sysctl.conf
      net.ipv4.ip_forward = 1           //开启路由转发

sysctl -p

**4.配置负载分配策略**

/etc/init.d/ipvsadm stop            //清除原LVS规则

ipvsadm -A -t 192.168.12.149:80 -s rr       //指定192.168.12.149:80作为调度器，监听客户端请求

ipvsadm -a -t 192.168.12.149:80 -r 192.168.1.10:80 -m -w 1      //LVS使用NAT模式，将客户端192.168.1.10:80加入到调度器的Web集群中，权值设为1

ipvsadm -a -t 192.168.12.149:80 -r 192.168.1.20:80 -m -w 1      //LVS使用NAT模式，将客户端192.168.1.20:80加入到调度器的Web集群中，权值设为1

service ipvsadm save                //保存LVS规则

详解：

\-A：添加一条新的记录，记录调度器地址和端口

\-a：添加一条新的记录，记录真实服务器（这里指Web服务器）地址和端口

\-t：指明调度器提供的是tcp服务

\-s：指定算法；常用选项（rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq）

\-r：指定真实服务器（这里指Web服务器）的地址和端口

\-m：指定LVS的工作模式为NAT模式；还有-i（指定工作模式为TUN隧道模式）、-g（指定工作模式为DR直接路由模式）

\-w：指定真实服务器（这里指Web服务器）的权值，值越大越优先分配

ipvsadm -L -n    //查看lvs规则

**5.测试**

IE:[http://192.168.12.149][http_192.168.12.149]

## 四、LVS-DR模式 ##

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*  环境：四台服务器，两台Web一块vmnet1，一台网关（两块网卡，第一块vmnet1、第二块桥接），一台LVS服务器（两块网卡都是vmnet1）

### 一、Web1节点配置 ###

**1.网络参数配置**

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
    DEVICE="eth0"
    NM_CONTROLLED="no"
    ONBOOT="yes"
    BOOTPROTO=static
    IPADDR=192.168.1.10
    NETMASK=255.255.255.0
    GATEWAY=192.168.1.1

cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0

/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
    DEVICE=lo:0
    IPADDR=192.168.1.254
    NETMASK=255.255.255.255
    ONBOOT=yes

reboot

**2.路由添加**

route add -host 192.168.1.254 dev lo:0

echo "route add -host 192.168.1.254 dev lo:0" >>/etc/rc.local

**3.内核参数配置**

vim /etc/sysctl.conf
      8 net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1    //定义对目标地址为本地IP的ARP询问不同的应答模式。不响应来自本地网卡loopback的ARP请求
      9 net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2    //对查询目标使用最适当的本地地址。使用真实物理网卡回应ARP请求

sysctl -p

**4.YUM源配置并安装软件包**

rm -rf /etc/yum.repos.d/*

vim /etc/yum.repos.d/local.repo
    [local]
    name=local
    baseurl=file:///mnt
    gpgcheck=0

mount /dev/cdrom /mnt

yum -y install httpd && chkconfig --level 35 httpd on

**5.测试页面准备**

echo "Web1" >/var/www/html/index.html

**6.启动服务**

/etc/init.d/httpd start

### 二、Web2节点配置 ###

**1.网络参数配置**

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
    DEVICE="eth0"
    NM_CONTROLLED="no"
    ONBOOT="yes"
    BOOTPROTO=static
    IPADDR=192.168.1.20
    NETMASK=255.255.255.0
    GATEWAY=192.168.1.1

cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0

/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
    DEVICE=lo:0
    IPADDR=192.168.1.254
    NETMASK=255.255.255.255
    ONBOOT=yes

reboot

**2.路由添加**

route add -host 192.168.1.254 dev lo:0

echo "route add -host 192.168.1.254 dev lo:0" >>/etc/rc.local

**3.内核参数配置**

vim /etc/sysctl.conf
      8 net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
      9 net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

sysctl -p

**4.YUM源配置并安装软件包**

rm -rf /etc/yum.repos.d/*

vim /etc/yum.repos.d/local.repo
    [local]
    name=local
    baseurl=file:///mnt
    gpgcheck=0

mount /dev/cdrom /mnt

yum -y install httpd

**5.测试页面准备**

echo "Web2" >/var/www/html/index.html

**6.启动服务**

/etc/init.d/httpd start && chkconfig --level 35 httpd on

### 三、LVS ###

*  两块网卡、都为仅主机模式

**1.网络参数配置**

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
    DEVICE="eth0"
    NM_CONTROLLED="no"
    ONBOOT="yes"
    BOOTPROTO=static
    IPADDR=192.168.1.100
    NETMASK=255.255.255.0
    GATEWAY=192.168.1.1

cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1
    DEVICE="eth1"
    NM_CONTROLLED="no"
    ONBOOT="yes"
    BOOTPROTO=static
    IPADDR=192.168.1.254
    NETMASK=255.255.255.0
    GATEWAY=192.168.1.1

reboot

**2.YUM源配置并安装软件包**

rm -rf /etc/yum.repos.d/*

vim /etc/yum.repos.d/local.repo
    [local]
    name=local
    baseurl=file:///mnt
    gpgcheck=0

mount /dev/cdrom /mnt

yum -y install ipvsadm

modprobe ip_vs

echo "modprobe ip_vs" >>/etc/rc.local

lsmod | grep ip_vs

**3.负载策略编写**

/etc/init.d/iptables stop

/etc/init.d/ipvsadm stop

ipvsadm -A -t 192.168.1.254:80 -s rr

ipvsadm -a -t 192.168.1.254:80 -r 192.168.1.10:80 -g -w 1

ipvsadm -a -t 192.168.1.254:80 -r 192.168.1.20:80 -g -w 1

/etc/init.d/ipvsadm save && chkconfig --level 35 ipvsadm on

### 四、网关服务器 ###

*  两块网卡、第一块vmnet1、第二块桥接模式

**1.网络配置配置**

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
    DEVICE="eth0"
    NM_CONTROLLED="no"
    ONBOOT="yes"
    BOOTPROTO=static
    IPADDR=192.168.1.1
    NETMASK=255.255.255.0

cp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1
    DEVICE="eth1"
    NM_CONTROLLED="no"
    ONBOOT="yes"
    BOOTPROTO=dhcp

reboot

**2.开启路由转发**

vim /etc/sysctl.conf
     7 net.ipv4.ip_forward = 1

sysctl -p

**3.编写防火墙规则**

/etc/init.d/iptables stop

iptables -t nat -I PREROUTING -d 192.168.10.139 -i eth1公网接口) -p tcp --dport 80 -j DNAT --to-destination 192.168.1.254:80

/etc/init.d/iptables save && chkconfig --level 35 iptables on

### 五、测试 ###

IE --> [http://192.168.10.139][http_192.168.10.139]

转载于:https://blog.51cto.com/13770206/2161273

[http_www.linuxvirtualserver.org]: http://www.linuxvirtualserver.org/
[LVS]: https://s1.51cto.com/images/blog/201808/17/0436c7b18cb73b02c256d5fd41b7ea14.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=
[LVS 1]: https://s1.51cto.com/images/blog/201808/17/769cb2db5f0463e811ae5132cf9e56e1.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=
[http_192.168.12.149]: http://192.168.12.149
[http_192.168.10.139]: http://192.168.10.139