LVS负载均衡群集部署之——NAT模式的介绍及搭建步骤
文章目錄
- 一、企業群集應用概述
- 1.1 群集的三種類型
- 1 負載均衡群集
- 2 高可用群集
- 3 高性能運算群集
- 1.2 負載均衡結構
- 1.3 負載均衡群集工作模式
- (1) NAT模式——地址轉換
- (2) TUN模式——IP隧道
- (3) DR模式——直接路由
- 1.4 關于LVS虛擬服務器
- 1.4.1 LVS 的負載調度算法
- 1.4.2 使用 ipvsadm 管理工具
- 二、NAT模式 LVS負載均衡群集部署
- 2.1 NAT模式 LVS負載均衡群集部署操作步驟（理論）
- 1.部署共享存儲（NFS服務器：192.168.153.70）
- 2.配置節點服務器（192.168.80.10、192.168.80.20）
- 3.配置負載調度器（內網關 ens33：192.168.80.1，外網關 ens36：12.0.0.1）
- （1）配置SNAT轉發規則
- （2）加載LVS內核模塊
- （3）安裝ipvsadm 管理工具
- （4）配置負載分配策略（NAT模式只要在服務器上配置，節點服務器不需要特殊配置）
- 4.測試效果
- 2.2 NAT模式 LVS負載均衡群集部署實驗具體步驟（實操）
- 第一步：環境搭建
- 第二步：部署共享服務器（NFS服務器：192.168.153.70）
- 第三步：配置節點服務器（192.168.153.50、192.168.153.60）
- 第四步：配置負載調度器（內網關 ens33：192.168.153.40，外網關 ens36：12.0.0.1）
- 第五步：瀏覽器中進行測試（不斷刷新瀏覽器測試負載均衡效果，刷新間隔需長點）
一、企業群集應用概述
群集的含義
Cluster，集群、群集
由多臺主機構成，但對外只表現為一個整體
1.1 群集的三種類型
負載均衡群集、高可用群集和高性能運算群集。
1 負載均衡群集
提高應用系統的響應能力、盡可能處理更多的訪問請求、減少延遲為目標，獲得高并發、高負載（LB）的整體性能
LB的負載分配依賴于主節點的分流算法
2 高可用群集
提高應用系統的可靠性、盡可能地減少中斷時間為目標，確保服務的連續性，達到高可用（HA）的容錯效果
HA的工作方式包括雙工和主從兩種模式
3 高性能運算群集
提高應用系統的CPU運算速度、擴展硬件資源和分析能力為目標，獲得相當于大型、超級計算機的高性能運算（HPC）能力
高性能依賴于“分布式運算”、“并行計算”，通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起，實現只有大型、超級計算機才具備的計算能力
1.2 負載均衡結構
第一層，負載調度器（Load Balancer或Director）
第二層，服務器池（Server Pool）
第三層，共享存儲（Share Storage）
1.3 負載均衡群集工作模式
負載均衡群集是目前企業用得最多的群集類型
群集的負載調度技術有三種工作模式
（NAT）地址轉換
（TUN）IP隧道
（DR）直接路由
(1) NAT模式——地址轉換
Network Address Translation，簡稱NAT模式；
類似于防火墻的私有網絡結構，負載調度器作為所有服務器節點的網關，即作為客戶機的訪問入口，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，與負載調度器位于同一個物理網絡，安全性要優于其他兩種方式。
(2) TUN模式——IP隧道
IP Tunnel，簡稱TUN模式；
采用開放式的網絡結構，負載調度器僅作為客戶機的訪問入口，各節點通過各自的Internet連接直接回應客戶機，而不再經過負載調度器；
服務器節點分散在互聯網中的不同位置，具有獨立的公網IP地址，通過專用IP隧道與負載調度器相互通信。
(3) DR模式——直接路由
Direct Routing，簡稱DR模式
采用半開放式的網絡結構，與TUN模式的結構類似，但各節點并不是分散在各地，而是與調度器位于同一個物理網絡
負載調度器與各節點服務器通過本地網絡連接，不需要建立專用的IP隧道
1.4 關于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，由我國的章文嵩 博士在 1998 年 5 月創建，官方站點位于 http://www.linuxvirtualserver.org/。LVS 實際 上相當于基于 IP 地址的虛擬化應用，為基于 IP 地址和內容請求分發的負載均衡提出了一種 高效的解決方法。
LVS 現在已成為 Linux 內核的一部分，默認編譯為 ip_vs 模塊，必要時能夠自動調用。 在 CentOS 7 系統中，以下操作可以手動加載 ip_vs 模塊，并查看當前系統中 ip_vs 模塊的 版本信息。
1.4.1 LVS 的負載調度算法
針對不同的網絡服務和配置需要，LVS 調度器提供多種不同的負載調度算法，其中最常用的四種算法是輪詢、加權輪詢、最少連接和加權最少連接。
輪詢（Round Robin）：將收到的訪問請求按照順序輪流分配給群集中的各節點，均 等地對待每臺服務器，而不管服務器實際的連接數和系統負載。
加權輪詢（Weighted Round Robin）：根據調度器設置的權重值來分發請求，權重 值高的節點優先獲得任務并且分配的請求越多，這樣可以保證性能高的節點承擔更 多請求。
最少連接（Least Connections）：根據真實服務器已建立的連接數進行分配，將收 到的訪問請求優先分配給連接數最少的節點。如果所有的服務器節點性能相近，采 用這種方式可以更好地均衡負載。
加權最少連接（Weighted Least Connections）：在服務器節點的性能差異較大的 情況下，調度器可以根據節點服務器負載自動調整權重，權重較高的節點將承擔更 大比例的活動連接負載。
1.4.2 使用 ipvsadm 管理工具
ipvsadm 是在負載調度器上使用的 LVS 群集管理工具，通過調用 ip_vs 模塊來添加、刪 除 服 務器 節 點 ，以 及 查 看 群集 的 運 行狀 態 。 在 CentOS 7 系 統 中 ， 需 要 手動 安裝 ipvsadm.x86_64 0:1.27-7.el7 軟件包。
[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm
[root@localhost ~]# ipvsadm -v
ipvsadm v1.27 2008/5/15 (compiled with popt and IPVS v1.2.1)
LVS 群集的管理工作主要包括創建虛擬服務器、添加服務器節點、查看群集節點狀態、 刪除服務器節點和保存負載分配策略。
ipvsadm 工具選項說明：
選項 解釋
-A 添加虛擬服務器
-D 刪除整個虛擬服務器
-s 指定負載調度算法（輪詢：rr、加權輪詢：wrr、最少連接：lc、加權最少連接：wlc）
-a 表示添加真實服務器（節點服務器）
-d 刪除某一個節點
-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 設置權重（權重為 0 時表示暫停節點）
-p 60 表示保持長連接60秒
-l 列表查看 LVS 虛擬服務器（默認為查看所有）
-n 以數字形式顯示地址、端口等信息，常與“-l”選項組合使用。ipvsadm -ln
二、NAT模式 LVS負載均衡群集部署
2.1 NAT模式 LVS負載均衡群集部署操作步驟（理論）
實驗環境準備：
負載調度器：內網關 ens33：192.168.153.40，外網關 ens37：12.0.0.1
Web節點服務器1：192.168.153.60
Web節點服務器2：192.168.153.50
NFS服務器：192.168.153.70
客戶端：12.0.0.12
1.部署共享存儲（NFS服務器：192.168.153.70）
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum install nfs-utils rpcbind -y
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
systemctl enable nfs.service
mkdir /opt/accp/ /opt/benet/
chmod 777 /opt/kgc /opt/benet
echo ‘this is accp web!’ > /opt/kgc/index.html
echo ‘this is benet web!’ > /opt/benet/index.html
vim /etc/exports
/opt/accp 192.168.153.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.153.0/24(rw,sync)
–發布共享—
exportfs -rv
2.配置節點服務器（192.168.80.10、192.168.80.20）
ens33網關需要設置為網關服務器
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum install httpd -y
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service
yum install nfs-utils rpcbind -y
showmount -e 192.168.80.30
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
systemctl enable nfs.service
–192.168.80.10—
mount.nfs 192.168.80.30:/opt/kgc /var/www/html
vim /etc/fstab
192.168.80.30:/opt/kgc /myshare nfs defaults,_netdev 0 0
另一臺節點服務器掛載如下：
–192.168.80.20—
mount.nfs 192.168.153.70:/opt/benet /var/www/html
vim /etc/fstab
192.168.80.30:/opt/benet /myshare nfs defaults,_netdev 0 0
3.配置負載調度器（內網關 ens33：192.168.80.1，外網關 ens36：12.0.0.1）
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
（1）配置SNAT轉發規則
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1 #添加ip路由轉發
或 echo ‘1’ > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
sysctl -p
iptables -t nat -F
iptables -F
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.153.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 12.0.0.1
（2）加載LVS內核模塊
modprobe ip_vs #加載 ip_vs模塊
cat /proc/net/ip_vs #查看 ip_vs版本信息
##加載全部模塊
for i in (ls/usr/lib/modules/(ls /usr/lib/modules/(ls/usr/lib/modules/(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o “[.]*”);do echo $i; /sbin/modinfo -F
filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done
（3）安裝ipvsadm 管理工具
yum -y install ipvsadm
–啟動服務前須保存負載分配策略—
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或者 ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service
（4）配置負載分配策略（NAT模式只要在服務器上配置，節點服務器不需要特殊配置）
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 192.168.153.50:80 -m [-w 1] #添加真實ip
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.153.60:80 -m [-w 1] #添加真實ip
ipvsadm #啟用策略
ipvsadm -ln #查看節點狀態，Masq代表 NAT模式
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm #保存策略
ipvsadm -d -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.10:80 -m [-w 1] #刪除群集中某一節點服務器
ipvsadm -D -t 12.0.0.1:80 #刪除整個虛擬服務器
systemctl stop ipvsadm #停止服務（清除策略）
systemctl start ipvsadm #啟動服務（重建規則）
ipvsadm-restore < /etc/sysconfig/ipvsadm #恢復LVS 策略
4.測試效果
網絡設置里面網關需要設置為網關服務器
在一臺IP為12.0.0.12的客戶機使用瀏覽器訪問 http://12.0.0.1/ ，不斷刷新瀏覽器測試負載均衡效果，刷新間隔需長點。
2.2 NAT模式 LVS負載均衡群集部署實驗具體步驟（實操）
第一步：環境搭建
1）網關服務器網卡配置（在虛擬機設置里面添加新網卡），內外網網關ip如下：
2）web節點服務器1的IP和網關如下：
3）web節點服務器2的IP和網關如下：
4）客戶端IP和網關設置如下：
5）關閉所有設備的防火墻和SElinux
第二步：部署共享服務器（NFS服務器：192.168.153.70）
1）安裝相關軟件并設置開機自啟
2）創建accp和benet目錄，分別創建index.html并寫入內容
3）添加要發布的目錄
4）發布共享
第三步：配置節點服務器（192.168.153.50、192.168.153.60）
1）節點服務器1和2安裝httpd服務并開啟
2）節點服務器1和2安裝nfs-utils和rpcbind程序
3）節點服務器1掃描并掛載共享目錄
4）節點服務器2掃描并掛載共享目錄
第四步：配置負載調度器（內網關 ens33：192.168.153.40，外網關 ens36：12.0.0.1）
1）配置SNAT轉發規則
2）情況iptables規則并添加新規則
3）加載LVS內核模塊并查看
4）安裝ipvsadm管理工具
5）保存負載分配策略并啟動服務
6）配置負載分配策略（NAT模式只要在服務器上配置，節點服務器不需要特殊配置）
7）查看節點策略并保存
第五步：瀏覽器中進行測試（不斷刷新瀏覽器測試負載均衡效果，刷新間隔需長點）
總結
以上是生活随笔為你收集整理的LVS负载均衡群集部署之——NAT模式的介绍及搭建步骤的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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