超詳細——快速了解LVS負載均衡群集

文章目錄

• 前言
• 一、負載均衡群集的原理
• • 1.1 企業群集應用的概述
  • • 1.1.1 群集的含義
    • 1.1.2 問題
    • 1.1.3 解決方法
  • 1.2 企業群集分類
  • • 1.2.1 根據群集所針對的目标差異，可分為三種類型
    • 1.2.2 負載均衡群集（Load Balance Cluster)
    • 1.2.3 高可用群集（High Availability Cluster）
    • 1.2.4 高性能運算群集（High Performance Computer Cluster）
  • 1.3 負載均衡群集架構
  • 1.4負載均衡群集工作模式分析
  • • 1.4.1 負載均衡群集工作模式
    • 1.4.2 NAT模式
    • 1.4.3 TUN模式
    • 1.4.4 DR模式
    • 1.4.5 三種工作模式的差別
• 二、LVS虛拟伺服器
• • 2.1 LVS虛拟伺服器概述
  • 2.1 LVS的負載排程算法
  • 2.1 LVS群集建立與管理工具
• 三、NFS共享存儲服務
• • 3.1 Network File System，網絡檔案系統
  • 3.2 使用NFS釋出共享資源
  • 3.3 在客戶機中通路NFS共享資源

前言

負載均衡建立在現有網絡結構之上，它提供了一種廉價有效透明的方法擴充網絡裝置和伺服器的帶寬、增加吞吐量、加強網絡資料處理能力、提高網絡的靈活性和可用性。

一、負載均衡群集的原理

1.1 企業群集應用的概述

1.1.1 群集的含義

• Cluster，群集，叢集
• 由多台主機構成，但對外隻表現為一個整體

1.1.2 問題

• 網際網路應用中，随着站點對硬體性能、響應速度、服務穩定性、資料可靠性等要求越來越高，單台伺服器早已力不從心

1.1.3 解決方法

• 使用價格昂貴的小型機、大型機
• 使用普通伺服器建構服務群集

1.2 企業群集分類

1.2.1 根據群集所針對的目标差異，可分為三種類型

• 負載均衡群集
• 高可用群集
• 高性能運算群集

1.2.2 負載均衡群集（Load Balance Cluster)

• 提高應用系統的響應能力、盡可能處理更多的通路請求、減少延遲為目标，獲得高并發、高負載（LB）的整體性能
• LB的負載配置設定依賴于主節點的分流算法

1.2.3 高可用群集（High Availability Cluster）

• 以提高應用系統的可靠性、盡可能地減少中斷時間為目标，確定服務的連續性，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

1.2.4 高性能運算群集（High Performance Computer Cluster）

• 提高應用系統的CPU運算速度、擴充硬體資源和分析能力為目标，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”，通過專用硬體的軟體将多個伺服器的CPU、記憶體等資源整合在一起，實作隻有大型、超級計算機才具備的計算能力

1.3 負載均衡群集架構

• 第一層，負載排程器（Load Balancer或Director）//根據需求，雙活、主從
• 第二層，伺服器池（Server Pool）//根據客戶需求選中可用區
• 第三層，共享存儲（Share Storage）//内容重分發

  

1.4負載均衡群集工作模式分析

1.4.1 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

群集的負載排程技術有三種工作模式

• 位址轉換
• IP隧道
• 直接路由（DR）

1.4.2 NAT模式

位址轉換

• Network Address Translation，簡稱NAT模式
• 類似于防火牆的私有網絡結構，負載電鍍漆作為所有伺服器節點的網關，及作為客戶機的通路入口，也是各節點回應客戶機的通路出口
• 伺服器節點使用私有IP位址，與負載排程器位于同一個實體網絡，安全性要優于其他兩種方式

  

1.4.3 TUN模式

IP隧道

• IP Tunnel，簡稱TUN模式
• 采用開放式的網絡結構，負載排程器僅作為客戶機的通路入口，各節點通過各自的Internet連接配接直接回應客戶機，而不再經過負載排程器
• 伺服器節點分散在網際網路中的不同位置，具有獨立的公網IP位址，通過專用IP隧道與負載排程器互相通信

  

1.4.4 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，而是與排程器位于同一個實體網絡
• 負載排程器與各節點伺服器通過本地網絡連接配接，不需要建立專用的IP隧道

  

1.4.5 三種工作模式的差別

工作模式	NAT模式	TUN模式	DR模式
節點伺服器	Config dr gw	Tunneling	Non-arp device/tie vip
節點數量	Low 10-20	High 100	High 100
伺服器網絡	Private	LAN/WAN	LAN
真實網關	負載排程器	自有路由器	自由路由器
IP位址	公網+私網	公網	私網
優點	安全性高	Wan環境加密資料	性能最高
缺點	效率低，壓力大	需要隧道支援	不能跨越LAN

二、LVS虛拟伺服器

2.1 LVS虛拟伺服器概述

Linux Virtual Server

• 針對Linux核心的負載均衡解決方案，這是一種底層優化
• 1998年5月，由我國的章文嵩博士建立
• 官方網站：http://www.linuxvirtualserver.org/

[[email protected] opt]# modprobe ip_vs   ###确認核心對LVS的支援
[[email protected] opt]# cat /proc/net/ip_vs
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
           

2.1 LVS的負載排程算法

輪詢（Round Robin）

将收到的方位請求按照順序輪流配置設定給群集中的各節點(真實伺服器)，均等地對待每一台伺服器，而不管伺服器實際的連接配接數和系統負載

權重輪詢（Weighted Round Robin）

• 根據排程器設定的權重值在分發請求，權重值高的節點優先獲得任務，配置設定的請求數越多

• 保證性能強的伺服器承擔更多的通路流量

  最少連接配接(Least Connections)

• 根據真實伺服器已建立的連接配接數進行配置設定，将收到的通路請求優先配置設定給連接配接數最少的節點

  權重最少連接配接（Weighted Least Connections）

• 在伺服器節點的性能差異較大的情況下，可以為真實伺服器自動調整權重
• 權重較高的節點将承擔更大比例的活動連接配接負載

2.1 LVS群集建立與管理工具

使用ipvsadm工具

• 建立虛拟伺服器
• 添加，删除伺服器節點
• 檢視群集及節點情況
• 報錯負載配置設定政策

  

三、NFS共享存儲服務

3.1 Network File System，網絡檔案系統

• 依賴于RPC（遠端過程調用）
• 需安裝nfs-utils、rpcbind軟體包
• 系統服務：nfs、rpcbind
• 共享配置檔案：/etc/exports

3.2 使用NFS釋出共享資源

• 安裝nfs-utils、rpcbind軟體包
• 設定共享目錄
• 啟動NFS服務程式
• 檢視本機釋出的NFS共享目錄

3.3 在客戶機中通路NFS共享資源

• 安裝rpcbind軟體包，并啟動rpcbind服務
• 手動挂載NFS共享目錄
• fstab自動挂載設定