LVS负载均衡群集——NAT模式
在各类互联网应用中，随着站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求愈来愈高，单台服务器难以承担全部的访问。除了使用价格昂贵的大型机、专用负载分流设备之外，企业还有另一种选择来解决难题，那就是构建群集服务器——经过整合多台相对廉价的普通服务器，以同一个地址对外提供相对的服务。本篇博客将介绍企业中经常使用的一种群集技术——LVS（Linux Virtual Server,Linux虚拟服务器）html
群集的类型web
不管是哪一种集群，都至少包括两台节点服务器，而对外表现为一个总体，只提供一个入口访问（域名或IP），至关于一台大型计算机。根据所针对的目标差别，可分为如下三类： 算法
（1）负载均衡群集：提升应用系统的响应能力，尽量处理更多的访问请求、减小延迟，得到高并发、高负载（LB）的总体性能，未来自客户机的访问请求分流给多台服务器，从而缓解整个系统的负载压力数据库
（2）高可用群集：提升应用系统的可靠性、减小中断时间、保证服务连续性，达到高可用（HA）的容错的效果，故障切换、双机热备、多机热备等都属于高可用群集技术vim
（3）高性能运算群集：提升应用系统的CPU运算速度、扩展硬件资源和分析能力，得到至关于大型、超级计算机的高性能运算（HPC）能力，就是将多台服务器的硬件整合到一块儿，实现高性能运算能力。安全
负载均衡的分层结构bash
第一层:负载调度器，是群集系统的惟一入口，对外使用全部服务器共有的VIP（虚拟IP）地址，一般会配置主从两台调度器实现热备份，确保高可用性。服务器
第二层：服务器池，也就是提供各类服务的服务器，例如web服务器，ftp服务器，数据库服务器等，处理调度器发来的请求。网络
第三层：共享存储，主要存储服务器池中应用程序的数据，通常会采用nas或者san设备，为全部节点提供稳定、一致的文件存储服务，确保整个集群的统一性并发
负载均衡的工做模式
关于集群的负载调度技术，能够基于IP、端口、内容等进行分发，其中基于IP的负载调度是效率最高的。基于IP的负载均衡模式中，常见的有如下三种工做模式：
（1）地址转换，简称NAT模式，负载均衡调度器做为网关，服务器和负载调度器在同一个私有网络，安全性较好。
（2）IP隧道，简称TUN模式，负载调度器仅做为客户机的访问入口，各节点经过各自的Internet链接直接回应客户机，不在通过负载调度器，服务器的节点分散在互联网的不一样位置，具备独立的共有IP地址，经过专用的IP隧道与负载调度器相互通讯。
（3）直接路由，简称DR模式，与TUN模式相似，但各节点不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络，负载调度器与各节点服务器经过本地网络链接，不须要创建专用的ip隧道。
以上三种模式中，NAT方式只须要一个公网地址，从而成为最容易的一种负载均衡模式，安全性也比较好，许多硬件负载均衡设备就是采用这种方式；相比较而言，DR模式和TUN模式的负载能力更强大，使用范围更广，但节点的安全性要稍差一些。
案例：构建地址转换模式负载均衡集群（LVS——NAT）
为了进一步提升公司的负载能力，公司决定扩展示有的网站平台，通过多方面考虑，管理员准备采用LVS群集的NAT模式，以下图所示：
需求描述：
1. LVS调度器有两块网卡，分别链接内外网，外网地址也做为整个群集的VIP地址
2. 四台节点服务器，共享存储均位于内网，其默认网关设为LVS调度器的内网地址
3. 共享存储有一台Linux服务器承担，将目录/var/www/html发布为NFS可读写共享
实验步骤以下：
1. 配置LVS负载调度器
[root@localhost ~]# ifconfig //添加一块网卡，分别配置内外网接口地址 eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0C:29:1C:B4:FB inet addr:172.16.16.172 Bcast:172.16.16.255 Mask:255.255.255.0 eth1 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0C:29:1C:B4:05 inet addr:192.168.7.254 Bcast:192.168.7.255 Mask:255.255.255.0 [root@localhost ~]# vim /etc/sysctl.conf //打开防火墙路由转发功能，以便节点服务器访问Internet net.ipv4.ip_forward = 1 [root@localhost ~]# sysctl -p //当即生效 [root@localhost ~]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 80 -j ACCEPT [root@localhost ~]# iptables -I FORWARD -p tcp -j ACCEPT [root@localhost ~]# iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.7.0/24 -o eth0 -j SNAT --to-source 172.16.16.172 [root@localhost ~]# modprobe ip_vs //LVS已成为Linux内核一部分，默认为ip_vs模块 [root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs //查看ip_vs模块版本信息 IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn [root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm //ipvsadm是在负载调度器上使用的LVS群集管理工具 [root@localhost ~]# ipvsadm -v //查看ipvsadm版本信息 ipvsadm v1.26 2008/5/15 (compiled with popt and IPVS v1.2.1) [root@localhost ~]# service ipvsadm stop //关闭服务（清除原有策略） [root@localhost ~]# service ipvsadm start //开启服务（重建规则） [root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 172.16.16.172:80 -s rr //建立虚拟服务器，调度算法为轮询 # -A表示添加虚拟服务器 # -t用来指定VIP地址及TCP端口 # -s用来指定负载调度算法 # rr轮询：将受到的访问请求按顺序轮流分配给群集中的各节点，无论服务器的链接数和系统负载 # wrr加权轮询：也是轮流分配，可是能够调整权重，让处理性能强的服务器承担更多的访问流量 # lc最少链接：根据链接数分配，分配给链接数少的节点 # wlc加权最少链接：权重高的节点将承担更大比例的负载 [root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 192.168.7.21:80 -m -w 1 //添加服务器节点 [root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 192.168.7.22:80 -m -w 1 [root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 192.168.7.23:80 -m -w 1 [root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 172.16.16.172:80 -r 192.168.7.24:80 -m -w 1 # -a表示添加真实服务器 # -r指定RIP地址及TCP端口 # -m表示使用NAT群集模式（-g DR模式和-i TUN模式） # -w设置权值（权重为0时表示暂停节点） [root@localhost ~]# ipvsadm -ln //查看群集节点状态 IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn TCP 172.16.16.172:80 rr -> 192.168.7.21:80 Masq 1 0 0 -> 192.168.7.22:80 Masq 1 0 0 -> 192.168.7.23:80 Masq 1 0 0 -> 192.168.7.24:80 Masq 1 0 0 [root@localhost ~]# ipvsadm -d -r 192.168.7.24:80 -t 172.16.16.172:80 //若是须要删除某个节点，执行此命令 [root@localhost ~]# ipvsadm -D -t 172.16.16.172:80 //若是须要删除整个虚拟服务器，执行此命令 [root@localhost ~]# service ipvsadm save //保存策略 ipvsadm: Saving IPVS table to /etc/sysconfig/ipvsadm: [肯定] [root@localhost ~]# chkconfig ipvsadm on //开机自动启动 [root@localhost ~]# cat /etc/sysconfig/ipvsadm //确认保存结果 -A -t 172.16.16.172:http -s rr -a -t 172.16.16.172:http -r 192.168.7.21:http -m -w 1 -a -t 172.16.16.172:http -r 192.168.7.22:http -m -w 1 -a -t 172.16.16.172:http -r 192.168.7.23:http -m -w 1
2. 配置NFS共享存储服务
NFS是一种基于TCP/IP传输的网络文件系统协议，也是NAS存储设备必然支持的一种协议
[root@localhost ~]# ifconfig //配置IP地址，网关设置为LVS内网IP地址192.168.1.254 eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0C:29:0D:16:6A inet addr:192.168.7.250 Bcast:192.168.7.255 Mask:255.255.255.0 [root@localhost ~]# iptables -I INPUT -p tcp -j ACCEPT [root@localhost ~]# iptables -I INPUT -p udp -j ACCEPT [root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind # nfs-utils软件包来提供NFS共享服务 # rpcbind软件包提供RPC支持，以完成远程到本地的映射过程 [root@localhost ~]# chkconfig nfs on //建议调整为开机自启动 [root@localhost ~]# chkconfig rpcbind on [root@localhost ~]# mkdir /opt/wwwroot //设置共享目录 [root@localhost ~]# echo welcome to beijing!!! > /opt/wwwroot/index.html [root@localhost ~]# cat /opt/wwwroot/index.html //建立测试网页 welcome to beijing!!! [root@localhost ~]# vim /etc/exports //将目录共享给192.168.7.0/24使用 /opt/wwwroot 192.168.7.0/24(rw,sync,no_root_squash) # rw表示容许读写（ro为只读） # sync表示同步写入 # no_root_squash当客户机以root身份访问时赋予本地root权限（默认是root_squash，将做为nfsnobody用户降权对待） [root@localhost ~]# service rpcbind start [root@localhost ~]# service nfs start [root@localhost ~]# showmount -e 127.0.0.1 //查看本机发布的NFS共享目录 Export list for 127.0.0.1: /opt/wwwroot 192.168.7.0/24
3. 配置web节点服务器
全部节点服务器均使用相同的配置，包括httpd服务器端口、网站文档内容
[root@localhost ~]# ifconfig //配置IP地址，网关设置为LVS内网IP地址192.168.1.254 eth1 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0C:29:8A:0D:26 inet addr:192.168.7.21 Bcast:192.168.7.255 Mask:255.255.255.0 [root@localhost ~]# iptables -I INPUT -p tcp --dport 80 -j ACCEPT //配置防火墙策略 [root@localhost ~]# yum -y install httpd nfs-utils rpcbind [root@localhost ~]# showmount -e 192.168.7.250 //查看NFS服务器共享了哪些目录 Export list for 192.168.7.250: /opt/wwwroot 192.168.7.0/24 [root@localhost ~]# mount 192.168.7.250:/opt/wwwroot /var/www/html //将共享目录挂载到本地目录 [root@localhost ~]# tail -1 /etc/mtab 192.168.7.250:/opt/wwwroot /var/www/html nfs rw,vers=4,addr=192.168.7.250,clientaddr=192.168.7.21 0 0 [root@localhost ~]# cat /var/www/html/index.html //验证测试网页是否共享 welcome to beijing!!! [root@localhost ~]# vim /etc/fstab //设置开机自动挂载 192.168.7.250:/opt/wwwroot /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0 [root@localhost ~]# chkconfig nfs on [root@localhost ~]# chkconfig rpcbind on [root@localhost ~]# chkconfig httpd on [root@localhost ~]# service rpcbind start [root@localhost ~]# service nfs start [root@localhost ~]# service httpd start
其余节点服务器的配置和上面彻底同样，以便实现负载均衡
4. 测试LVS集群
安排多台测试机，从Internet中直接访问VIP地址http://172.16.16.172/，将能看到有真实Web服务器提供的网页内容。经过LVS负载均衡调度器，可查看当前的负载分配状况，因为使用轮询算法，各节点所得到的链接负载大体至关。
在LVS负载均衡调度器中执行如下命令：
[root@localhost ~]# ipvsadm -ln IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn TCP 172.16.16.172:80 rr -> 192.168.7.21:80 Masq 1 2 9 -> 192.168.7.22:80 Masq 1 3 8 -> 192.168.7.23:80 Masq 1 2 9 -> 192.168.7.24:80 Masq 1 4 7
可看到各节点服务器的链接负载大体至关，从而实现了负载均衡