CentOS7Linux中服务器LVS负载均衡、高可用集群搭建（NAT、DR）；

集群

目录

• 集群
  • 声明
  • 集群概念
  • 集群特性
  • Web服务器并发相应瓶颈
  • 集群的分类
    • LB实现方法：
  • LVS集群
    • 负载调度器
    • 服务器池
    • 共享存储
    • LVS负载均衡的三种模式
      • NAT：网络地址转换
        • 搭建LVS-NAT集群
      • IP Tunneling（IP隧道）
      • Direct Routing（直接路由）
      • DR集群搭建
  • 负载均衡

声明

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集群概念

一组相互独立又相互依赖的，通过网络连接的由计算机组，以单一的模式进行管理，为对方提供服务，对于用户来说，用户会认为对方是一个服务。

• DIP：用来和后端服务器进行数据交互的IP

• CIP：客户端的IP

• VIP：是域名解析的IP，是集群对外的公网IP

• RIP：真实服务器的IP

• 节点：一组计算机组中的一台就是集群的一个节点。

集群特性

可伸缩性、可靠性、可管理性。

Web服务器并发相应瓶颈

• 向上扩展/纵向扩展：加CPU、加内存、加带宽、加SSD。
• 向外扩展/横向扩展：加服务器，使用多台服务器同时为用户提供服务。

向外扩展：就是集群

集群的分类

• 负载均衡（Load Balance）集群，简称LB
• 高可用（High Availability）集群，简称HA
• 高性能（High Perfermance）集群，简称HPC

LB实现方法：

• 硬件：－Ｆ５负载均衡器
• 软件：－LVS（４层，传输层）、Ｎｇｉｎｘ（７层，应用层）

LVS集群

LVS是Linux Virtual Server的缩写，即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。根据iptables的实现开发的，使用方法和iptables类似。

官网地址：http://www.linuxvirtualserver.org/

中文站点： http://zh.linuxvirtualserver.org/

负载调度器

分发器（Load Balancer Director）：整个集群对外的最前端，负责接收用户请求，并且根据自己的调度算法，将请求转发到后端的真实服务器上的动作，而用户认为服务是来自一个IP地址（虚拟地址VIP）上的。

服务器池

Server Pool：真正为用户提供服务的服务器，每一台就是一台RS（Real Server），执行的服务有Web， Mail, FTP, DNS等。

共享存储

Shared Storaged为RS保持相同内容，提供数据的一致性，也就是说，它为服务器池提供一个共享的存储区，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务。

LVS负载均衡的三种模式

• NAT（网络地址映射）
• IP Tunneling（IP隧道）
• Direct Routing（直接路由）

不同的转发模式决定了不同的Cluster（群）的网络结构。

NAT：网络地址转换

DNAT：目标地址转换，改变的是目标地址

SNAT：源地址转换，改变的是原地址

LVS-NAT：使用的就是SNAT和DNAT完成包的转发。

NAT模式工作原理：

客户端访问调度器时，调度器通往网络地址转换，重写请求报文的目标地址，根据预设的调度算法，将请求分发给后端RS服务器，RS服务器的相应报文通过调度器时，报文的源地址被重写，再返回给用户，完成整个负载调度过程。

优点：

NAT方式支持任何操作系统，以及私有网络，并且只需要一个Internet IP 地址。

缺点：

执行NAT每次需要重写包，有一定的延迟，对负载均衡器的压力大。

搭建LVS-NAT集群

节点声明：

配置LVS-NAT集群：
harry63配置成分发器：
1、打开路由转发功能
[root@harry63 ~]# vim /etc/sysctl.conf
改：net.ipv4.ip_forward = 0
为：net.ipv4.ip_forward = 1
让配置生效：
[root@harry63 ~]# sysctl -p
2、配置网络环境：
添加一个网卡（需要两张网卡）， 配置成以下网络环境：
eth0  192.168.1.63  模式：br0    模拟公网
eth1  192.168.2.63  模式：vmnet4    模拟内网
Director分发器：需不需要开启80（服务的）端口  ？
1.4.5  安装: LVS管理工具： ipvsadmin
 [root@harry63 Packages]# pwd
/mnt/Packages
[root@harry63 Packages]# rpm -ivh ipvsadm-1.25-9.el6.x86_64.rpm
或：
yum install ipvsadm  
1.4.6  使用ipvsadm命令设置规则：
[root@harry63 ~]# ipvsadm -A -t 192.168.1.63:80 -s rr       rr代表轮循
选项：
-A 添加虚拟服务器
 -t 表示TCP的服务  VIP：PORT
 -s 指定调度算法  rr表示round-robin 轮循
[root@harry63 ~]#  ipvsadm -a -t 192.168.1.63:80 -r 192.168.2.64 -m
[root@harry63 ~]#  ipvsadm -a -t 192.168.1.63:80 -r 192.168.2.62 -m
选项：
 -a 表示添加real server的地址
 -r 指定real server的IP地址
 -m 表示masquerade 也就是NAT方式的LVS
1.4.7  查看：
Ipvsadm命令，用于配置及查看内核IPVS表和算法的工具，类似于iptables
[root@harry63 ~]# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.1.63:80 rr
  -> 192.168.2.62:80              Masq    1      0          0
  -> 192.168.2.64:80              Masq    1      0          0        
1.4.8  保存配置或规则
[root@harry63 ~]# ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或ipvsadm -S    保存以上的配置
Saving IPVS table to /etc/sysconfig/ipvsadm:           [确定]
1.4.9  配置真实服务器
RealServer：在harry62和harry64上面配置：
准备：
1、配置IP：REAL SERVER自己的网络相关信息配置成如下：
harry62： eth0： vmnet4 ： 192.168.2.62  网关： 192.168.2.63
harry64： eth0： vmnet4 ： 192.168.2.64  网关： 192.168.2.63
2、配置harry64为realserver， 并启web服务
[root@harry64 ~]# yum install -y httpd
[root@harry64 ~]# systemctl restart httpd
[root@harry64 ~]# echo "192.168.2.64" > /var/www/html/index.html    #（实验期间，各个服务器的页面不同）
3、配置harry62为realserver， 并启web服务
[root@harry62 ~]# yum install -y httpd
[root@harry62 ~]# systemctl restart httpd
[root@harry62 ~]# echo "192.168.2.62" > /var/www/html/index.html    #（实验期间，各个服务器的页面不同）
1.4.10  测试：
在harry63上测试：
[root@harry63 ~]# yum install elinks   
测试realserver ：
[root@harry63 ~]# elinks 192.168.2.64
[root@harry63 ~]# elinks 192.168.2.64 --dump
   192.168.2.64
[root@harry63 ~]# elinks 192.168.2.62 --dump
   192.168.2.62
1.4.11  测试VIP：
[root@harry63 ~]# elinks 192.168.1.63 --dump
   192.168.2.62
访问： 在物理上打开浏览器访问： 每按F5刷新一次，就会变换一个页面。
至此，NAT模式集群配置完毕。

IP Tunneling（IP隧道）

Director（分发器）分配请求到不同的Real Server，Real Server处理请求后直接回应用户。

条件：

服务器必须拥有正式的IP地址用于与客户机直接通信，并且所有服务器必须支持IP隧道协议。

优点：

提高了调度器的处理能力，允许Real Server在任何LAN或者WAN上运行，允许异地部署，容错。

Direct Routing（直接路由）

与IP Tunneling类似，负载均衡器仅处理一半的连接，同样增加了系统的可伸缩性。

1)：基于mac的数据报文转发, 是效率最好的, 但是是根据交换机的MAC地址表来实现的

2)：2层设备不具有路由功能, 那么广播也就不具有跨路由的功能, 所有要实现mac地址广播, 必须在同一物理网段

3)：vlan具有隔离广播的功能, 所有要能处理mac地址广播, 就应该在同一个VLAN中

原理：

• client向目标vip发出请求，Director接收。
• Director分发器根据负载均衡算法选择一台active的realserver，将RIP网卡所在的mac地址作为目标mac地址发送到局域网。
• realserver在局域网中接收到这个帧。
• 如果client与VS在同一网段，那么就直接接收到回复报文，如果跨网段，则通过路由器/gateway经由Internet返回给用户。

条件：

• 所有设备应该在同一物理网段中
• 所有设备应该在同一广播域中

优点：

没有IP封装的开销。基于2层的数据报文转发，要比基于3层的网络转发效率高。在LVS的所有模式中，效率最好。

缺点：

所有服务器都必须在一个物理网段。

全部服务器都为公网IP地址，可以直接和客户端通信。

DR集群搭建

待更新...

环境声明

DIP 192.168.0.64

VIP 192.168.0.46

RIP1: 192.168.0.66

RIP2: 192.168.0.67

# 配置虚拟IP

负载均衡

LB负载均衡分为两类：LVS（四层）和nginx或者haproxy