LVS 负载均衡群集—— NAT (地址转换)模式

群集

群集(或集群)的称呼来自于英语单词“Cluster”,表示一群、一串的意思,用在服务器领域则表示大量服务器的集合体。

群集的类型

无论是哪种群集,都至少包括两台节点服务器,而对外表现为一个整体,只提供一个访问入口(域名或 IP 地址),相当于一台大型计算机。根据群集所针对的目标差异,可分为以下三种类型。

  • 复杂均衡群集(Load Balance Cluster):以提高应用系统的响应能力、尽可能处理更多的访问请求、减少延迟为目标,获得高并发、高负载(LB)的整体性能。
  • 高可用群集(High Availability Cluster):以提高应用系统的可靠性、尽可能地减少中断时间为目标,确保服务的连续性,达到高可用(HA)的容错效果。
  • 高性能运算群集(High Performance Computer Cluster):以提高应用系统打的 CPU 运算速度、拓展硬件资源和分析能力为不目标,获得相当于大型、超级计算机的高性能运算(HPC)能力。

负载均衡的分层目标

在典型的负载均衡群集中,包括三个层次的组件。前端至少有一个负载调度器(Load Balancer,或称为Director)负责响应并分发来自客户机的访问请求;后端由大量真实服务器(Real Server)构成服务器池(Server Pool),提供实际的应用服务,整个群集的伸缩性通过增加、删除服务器节点来完成,而这些过程对客户机是透明的;为了保持服务的一致性,所有节点使用共享存储设备。

  • 第一层,负载调度器:这是访问整个群集系统的唯一入口,对外使用所有服务器共有的 VIP (Virtual IP,虚拟 IP)地址,也称为群集 IP 地址。通常会配置主、备两台调度器实现热备份,当主调度器失效以后平滑替换至备用调度器,确保高可用性。
  • 第二层,服务器池:群集所提供的应用服务(如 HTTP、FTP)由服务器池承担,其中的每个节点具有独立的 RIP(Real IP,真实 IP)地址,只处理调度器分发过来的客户机请求。当某个节点暂时失效时,负载调度器的容错机制会将其隔离,等待错误排除以后再重新纳入服务器池。
  • 第三层,共享存储:为服务器池中的所有节点提供稳定、一直的文件存取服务,确保整个群集的统一性。在 LINUX/UNIX 环境中,共享存储可以使用 NAS 设备,或者提供 NFS (Network File System,网络文件系统)共享服务的专用服务器。

负载均衡的工作模式

关于群集的负载调度技术,可以基于 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,常见的有地址转换、IP 隧道和直接路由三种工作模式。

  • 地址转换(Network Address Translation):简称 NAT 模式,类似于防火墙的私有网络结构,负载调度器作为所有服务器节点的网关,即作为客户机的访问入口,也是各节点回应客户机的访问入口。服务器节点使用私有 IP 地址,与负载调度器处于同一个物理网络,安全性要优于其他两种方式。
  • IP 隧道(IP Tunnel):简称 TUN 模式,采用开放式的网络结构,负载调度器作为客户机的访问入口,各节点通过各自的 Internet 连接直接回应客户机,而不再经过负载调度器。服务器节点分散在互联网中的不同位置,具有独立的公网 IP 地址,通过专用 IP 隧道与负载调度器相互通信。
  • 直接路由(Direct Routing):简称 DR 模式,采用半开放式的网路结构,与 TUN 模式的结构类似,但各节点并不是分散在各地,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通过本地网络连接,不需要建立专用的 IP 隧道。
    以上三种工作模式中, NAT 方式只需要一个公网 IP 地址,从而成为最易用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 模式的负载能力更加强大、适用范围更广,但节点的安全性要稍差一些。

网络拓扑图

后续上传

地址规划

负载调度器:内网192.168.100.1;外网12.0.0.1
web1服务器:192.168.100.201
web2服务器:192.168.100.202
nfs服务器:192.168.100.203
win7客户端:12.0.0.12

部署服务

NFS服务器(192.168.100.203)

  1. 检查是否安装nfs以及rpcbind软件包

    rpm -q nfs-utils rpcbind
  2. 如果没有安装则用yum仓库进行安装
    yum -y install nfs-utils rpcbind
  3. 开启服务
    systemctl start rpcbind
    systemctl start nfs
  4. 创建挂载点,给文件目录设置权限
    mkdir -p /opt/web1 /opt/web2
    chmod 777 /opt/web1 /opt/web2
  5. 编辑配置文件
    vim /etc/exports

    /opt/web1 192.168.100.0/24(rw,sync) ##在此网段下的用户可以读写、同步目录中的文件
    /opt/web2 192.168.100.0/24(rw,sync)

  6. 发布共享
    exportfs -rv
  7. 此时我们可以对客户端进行查看
    showmount -e 192.168.100.203
  8. 关闭防火墙及增强型功能
    setenforce 0
    systemctl disable firewalld
    systemctl stop firewalld

web1服务器(192.168.100.201)

  1. 安装Apache

    yum -y install httpd
  2. 挂载 nfs 到Apache主页存放
    mount.nfs 192.168.100.203:/opt/web1 /var/www/html
  3. 创建默认首页文件
    echo "<h1>This is web1 page.</h1>" > /var/www/html/index.html
  4. 关闭防火墙,启动 httpd 服务
    setenforce 0
    systemctl disable firewalld
    systemctl stop firewalld
    systemctl enable httpd
    systemctl start httpd

    测试

web2服务器(192.168.100.202)

  1. 安装Apache

    yum -y install httpd
  2. 挂载 nfs 到Apache主页存放
    mount.nfs 192.168.100.203:/opt/web2 /var/www/html
  3. 创建默认首页文件
    echo "<h1>This is web2 page.</h1>" > /var/www/html/index.html
  4. 关闭防火墙,启动 httpd 服务
    setenforce 0
    systemctl disable firewalld
    systemctl stop firewalld
    systemctl enable httpd
    systemctl start httpd

    测试

LVS 调度服务器(内网192.168.100.1;外网12.0.0.1)

  1. 开启路由转发功能

    vim /etc/sysctl.conf
    net.ipv4.ip_forward=1
  2. 使配置生效
    sysctl -p
  3. 清空防火墙规则,设置 SNAT 地址转换
    iptables -F
    iptables -t nat -F
    iptables -t nat -A POSTROUTING -o ens36 -s 192.168.100.0/24 -j SNAT --to-source 12.0.0.1
  4. 加载并查看LVS内核模块
    modprobe ip_vs  ##加载模块
    cat /proc/net/ip_vs    ##查看模块

    IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
    Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
    RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

  5. 安装管理软件
    rpm -ivh /mnt/Packages/ipvsadm-1.27-7.el7.x86_64.rpm

6.centos 7 之后必须先保存规则再进行服务启动。

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm
  1. 创建虚拟VIP服务器

    ipvsadm -C ##清空
    ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr ##添加虚拟服务器,采用轮询算法
    ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.100.201:80 -m
    ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.100.202:80 -m

  2. 查看群集状态(Mysq即为NAT模式)
    ipvsadm -L

    IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
    Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
    -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
    TCP CentOS7-1:http rr
    -> 192.168.100.201:http Masq 1 0 0
    -> 192.168.100.202:http Masq 1 0 0

    测试:用Win7 客户端访问,可以看到访问虚拟服务器时,采用轮询算法访问网站
    win7客户端地址:12.0.0.12


原文地址:http://blog.51cto.com/13625676/2140428

时间: 2024-11-09 00:48:50

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