技術標籤：群集linux群集

LVS負載均衡群集概念

• 一、群集的含義
• • 1.1 群集的產生
  • 1.2 群集構成方案
• 二、群集可分為三種
• 三、負載均衡群集架構
• 四、負載均衡群集工作模式分析
• 五、三種負載排程工作模式
• • 5.1 NAT模式
  • 5.2 TUN模式
  • 5.3 DR模式
  • 六、LVS虛擬伺服器
• 七、LVS的負載排程演算法
• • 7.1 輪詢(Round Robin)
  • 7.2 加權輪詢 (Weighted Round Robin)
• 7.3 最少連線 (Least Connections )
• • 7.4 加權最少連線(Weighted L east Connections )
  • 八、ipvsadm工具

一、群集的含義

群集

1.1 群集的產生

• 網際網路應用中，隨著站點對硬體效能、響應速度、服務穩定性、資料可靠性等要求越來越高，單臺伺服器開始無法滿足負載均衡及高可用的需求，群集因此應運而生。

1.2 群集構成方案

• 使用價格昂貴的小型機、大型機組成群集。
• 使用多臺相對廉價的普通伺服器構建服務群集。

通過整合多臺伺服器，使用LVS來達到伺服器高可用和負載均衡，並於同一個IP地址對外提供相同服務。這就是企業中常用的一種群集技術——LVS（Linux Virtual Server ，Linux虛擬伺服器）。

二、群集可分為三種

根據叢集針對的目標差異，可分為三種

• 負載均衡群集(Load Balance Cluster)

  • 提高應用系統的響應能力、儘可能處理更多的訪問請求、減少延遲為目標，獲得高併發、高負載(LB)的整體效能。

• 高可用群集 (High Availability Cluster)

  • 提高應用系統的可靠性、儘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，雙工即所有節點同時線上；主從則只有主節點線上，但當出現故障時從節點能自動切換為主節點。
  • 例如：“故障切換”、“雙機熱備” 等。

• 高效能群集(High Performance Computer Cluster)

  • 以提高應用系統的CPU運算速度、擴充套件硬體資源和分析能力為目標，獲得相當於大型、超級計算機的高效能運算(HPC)能力。
  • 高效能依賴於"分散式運算”、“平行計算” ， 通過專用硬體和軟體將多個伺服器的CPU、記憶體等資源整合在一起，實現只有大型、超級計算機才具備的計算能力。
  • 例如，“雲端計算”、“網格計算”等。

三、負載均衡群集架構

負載均衡的結構

• 第一層，負載排程器(Load Balancer或Director)
  訪問整個群集系統的唯一入口， 對外使用所有伺服器共有的VIP地址，也稱為群集IP地址。通常會配置主、備兩臺排程器實現熱備份，當主排程器失效以後能夠平滑替換至備用排程器，確保高可用性。

• 第二層，伺服器池(Server Pool)
  群集所提供的應用服務、由伺服器池承擔，其中每個節點具有獨立的RIP地址(真實IP)，只處理排程器分發過來的客戶機請求。當某個節點暫時失效時，負載排程器的容錯機制會將其隔離，等待錯誤排除以後再重新納入伺服器池。

• 第三層，共享儲存(Share Storage)
  為伺服器池中的所有節點提供穩定、一致的檔案存取服務， 確保整個群集的統一性共享儲存可以使用NAS裝置,或者提供NFS共享服務的專用伺服器。

四、負載均衡群集工作模式分析

• 負載均衡群集是目前企業用得最多的群集型別
• 群集的負載排程技術有3種工作模式
  • 地址轉換（NAT模式）
  • IP隧道 （TUN模式）
  • 直接路由（DR模式）

五、三種負載排程工作模式

5.1 NAT模式

• 地址轉換（Network Address Translation），簡稱NAT模式
• 類似於防火牆的私有網路結構，負載排程器作為所有伺服器節點的閘道器，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
• 伺服器節點使用私有IP地址，與負載排程器位於同一個物理網路，安全性要優於其他兩種方式

5.2 TUN模式

• IP隧道（IP Tunnel）,簡稱TUN模式
• 採用開放式的網路結構，負載排程器僅作為客戶機的訪問入口，各節點通過各自的Internet連線直接回應客戶機，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地址，通過專用IP隧道與負載排程器相互通訊

5.3 DR模式

• 直接路由（Direct Routing），簡稱DR模式
• 採用半開放式的網路結構，與TUN模式的結構類似，但各節點並不是分散在各地，而是與排程器位於同一個物理網路
• 負載排程器與各節點伺服器通過本地網路連線，不需要建立專用的IP隧道

六、LVS虛擬伺服器

LVS(Linux Virtual Server)

• 針對Linux核心開發的負載均衡解決方案
• 1998年5月，由我國的章文嵩博士建立
• 官方網站: http://www.linuxvirtualserver.orgl
• LVS 實際上相當於基於IP地址的虛擬化應用， 為基於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核心的一部分，預設編譯為ip_ vs模組，必要時能夠自動呼叫。在CentOS 7系統中，以下操作可以手動載入ip_ vs模組，並檢視當前系統中ip_ vs模組的版本資訊。

modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs       #確認核心對LVS的支援

七、LVS的負載排程演算法

7.1 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(真實伺服器) ,均等地對待每一臺伺服器 ，而不管伺服器實際的連線數和系統負載

7.2 加權輪詢 (Weighted Round Robin)

• 根據排程器設定的權重值來分發請求，權重值高的節點優先獲得任務，分配的請求數越多
• 保證效能強的伺服器承擔更多的訪問流量

7.3 最少連線 (Least Connections )

• 根據真實伺服器已建立的連線數進行分配，將收到的訪問請求優先分配給連線數最少的節點

7.4 加權最少連線(Weighted L east Connections )

• 在伺服器節點的效能差異較大時，可以為真實伺服器自動調整權重
• 效能較高的節點將承擔更大比例的活動連線負載

八、ipvsadm工具

ipvsadm功能與選項說明

LVS負載均衡群集(NAT模式)部署實驗