群集（或集群）和稱呼來自於英文單詞cluster，表示一群、一串的意思，用在服務器領域則表示大量服務器的集合體，以區分於單個服務器。

企業群集分類

根據群集所針對的目標差異,可分為三種類型

負載均衡群集(Load Balance Cluster)

以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,獲得高並發、高負載(LB)的整體性能。例如,"DNS輪詢",,"應用層交換"、"反向代理"等都可用作負載均衡群集。LB的負載分配依賴於主節點的分流算法,將來自客戶機的訪問請求分擔給多個服務器節點,從而緩解整個系統的負載壓力

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標,確保服務的連續性,達到高可用(HA)的容錯效果。例如,“故障切換”、“雙機熱備”、“多機熱備”等都屬於高可用群集技術（不能中斷，要繼續予以客戶響應）。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在線;主從則只有主節點在線，但當出現故障時從節點能自動切換為主節點。

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

以提高應用系統的CPU運算速度、擴展硬件資源和分析能力為目標,獲得相當於大型、超級計算機的高性能運算(HPC)能力。例如,"雲計"、"網格計算"也可視為高性能運算的一種。高性能運算群集的高性能依賴於"分布式運算"、"並行計算",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

負載均衡群集工作原理

地址轉換( Network Address Translation)：

簡稱NAT模式,類似於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,與負載調度器位於同一個物理網絡,安全性要優於其他兩種方式

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

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,但各節點並不是分散在各地,而是與調度器位於同一個物理網絡。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

LVS調度算法

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(真實服務器),均等地對待每一臺服務器,而不管服務器實際的連接數和系統負載。
加權輪詢(Weighted Round Robin)：根據真實服務器的處理能力輪流分配收到的訪問請求,調度器可以自動查詢各節點的負載情況,並動態調整其權重。這樣可以保證處理能力強的服務器承擔更多的訪問流量。
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,可以為真實服務器自動調整權重,權重較高的節點將承擔更大比例的活動連接負載

實驗環境

搭建步驟

一、部署LVS_NAT

1、調度服務器開啟路由功能

[root@localhost ~]# vim /etc/sysctl.conf

添加以下參數：

net.ipv4.ip_forward = 1 #設置為1，開啟路由功能

[root@localhost ~]# sysctl -p #重新讀取配置文件

2、加載ip_vs模塊,安裝ipvsadm工具

[root@localhost ~]# modprobe ip_vs #加載內核模塊
[root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs

[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm #安裝ipvsadm工具

3、配置調度器SNAT轉發規則

[root@localhost ~]# iptables -t nat -F #清除防火墻規則
[root@localhost ~]# iptables -F

[root@localhost ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.100.0/24 -o ens37 -j SNAT --to-source 172.16.16.1 #設置SNAT規則

[root@localhost ~]# iptables -t nat -L -n

4、配置調度器負載分配策略

[root@localhost ~]# ipvsadm -C #清除內核虛擬服務器表中的所有記錄
[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 172.16.16.1:80 -s rr
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 172.16.16.1:80 -r 192.168.100.72 -m -w 1
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 172.16.16.1:80 -r 192.168.100.73 -m -w 2

ipvsadm工具參數說明

-A：添加虛擬服務器
-a：表示添加真實服務器
-d：刪除某一個節點
-t：指定VIP地址及TCP端口（虛擬服務器）
-r：指定RIP地址及TCP端口（真實服務器）
-s：指定負載調度算法
-m：NAT群集模式
-g：DR模式
-i：TUN模式
-w：設置權重(權重為0時表示暫停節點) 即優先級

[root@localhost ~]# ipvsadm -L -n

[root@localhost ~]# ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm #保存已修改的分配策略

[root@localhost ~]# systemctl start ipvsadm.service #啟動服務

二、配置節點服務器

1、配置節點1Web服務器

[root@localhost ~]# yum -y install httpd #安裝Web服務器
[root@localhost ~]# vim /etc/httpd/conf/httpd.conf #修改主配置文件

編輯以下參數：

ServerName www.bt.com:80
Listen 192.168.100.72:80

[root@localhost ~]# systemctl start httpd.service #啟動服務
[root@localhost ~]# cd /var/www/html/ #進入站點目錄
[root@localhost html]# echo "this is server1 AAAAAAAAAA" > index.html #編輯默認首頁

2、配置節點2Web服務器

[root@localhost ~]# yum -y install httpd #安裝Web服務器
[root@localhost ~]# vim /etc/httpd/conf/httpd.conf #修改主配置文件

編輯以下參數：

ServerName www.cloud.com:80
Listen 192.168.100.72:80

[root@localhost ~]# systemctl start httpd.service #啟動服務
[root@localhost ~]# cd /var/www/html/ #進入站點目錄
[root@localhost html]# echo "this is server2 BBBBBBBBBB" > index.html #編輯默認首頁

三、Client測試

1、測試輪詢算法

2、測試加權輪詢算法

[root@localhost ~]# ipvsadm -E -t 172.16.16.1:80 -s wrr #將調度算法設置為加權輪詢

[root@localhost ~]# ipvsadm -L -n

四、部署共享存儲

1、安裝NFS軟件包

[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind #默認已經安裝

2、啟動服務

[root@localhost ~]# systemctl start rpcbind.service
[root@localhost ~]# systemctl start nfs.service

3、編輯主配置文件

[root@localhost ~]# vim /etc/exports

4、創建共享目錄

[root@localhost ~]# mkdir /opt/page #創建共享目錄
[root@localhost ~]# chmod 777 /opt/page/ #修改共享目錄權限
[root@localhost ~]# cd /opt/page/
[root@localhost page]# echo "<h1>Hello world</h1>" > index.html #創建測試頁面

5、掛載共享目錄

[root@localhost ~]# exportfs -avr
[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.100.74

6、刪除所有節點服務器站點網頁

[root@localhost ~]# cd /var/www/html/
[root@localhost html]# rm -rf *

7、所有節點服務器掛載NFS共享目錄

[root@localhost ~]# mount -t nfs 192.168.100.74:/opt/page /var/www/html/ #掛載到Apache站點目錄下

8、測試

超詳細LVS負載均衡群集-NAT模式