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一、企业群集应用概述

群集的含义：
名称：Cluster，集群，群集
由多台主机构成，但对外只表现为一个整体，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。

问题：
互联网应用中。随着站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求越来越高，单台服务器已经无法满足负载均衡及高可用的要求。

解决方法：

• 使用价格昂贵的小型机、大型机
• 使用多台相对廉价的普通服务器构建服务群集
  通过整合多台服务器，使用LVS来达到服务器的高可用和负载均衡，并以同一个IP地址提供相同的服务。
  在企业中常用的一种群集技术------LVS（Linux virtual，server，Linux虚拟服务器）

二、企业群集分类

根据集群所针对的目标差异，可分为三种类型

• 负载均衡群集
• 高可用群集
• 高性能运算群集

负责均衡群集（load balance cluster）

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
LB的负载分配依赖于主节点的分流算法，将来自客户机的访问请求分担给多个服务器节点，从而缓解整个系统的负载压力。例如“DNS轮询”“反向代理”等

高可用群集（high avaliability cluster）

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。
HA的工作方式包括双工和主从两种模式，双工即所有节点同时在线；主从则只有主节点在线，但当出现故障时从节点能自动切换为主节点。例如“故障切换”“双机热备”等

高性能运算群集（high performance computer cluster）

以提高应用系统的CPU运算速度、扩展硬件资源和分析能力为目标，获得相当于大型、超级计算机的高性能运算（HPC）能力
高性能依赖于“分布式运算”、“并行运算”，通过专用硬件和软件将多个服务器的CPU、内存等资源整合在一起，实现只有大型、超级计算机才具备的计算能力。例如“云计算”“网络计算”等

三、负载均衡群集架构

负载均衡的结构：

• 第一层，负载调度器（load balancer或director）
  访问整个集群系统的唯一入口，对外使用服务器公有的VIP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能够平滑替换至备用调度器，确保高可用性。
• 第二层，服务器池（server pool）
  群集所提供的应用服务、由服务器池承担，其中每个节点具有独立的RIP地址（真实地址），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（share storage）
  为服务器池中所有节点提供稳定、一致的文件存储服务，确保整个群集的统一性。共享存储可以使用NAS设备，或者提供NFS共享服务的专用服务器。

四、负载均衡群集工作模式

负载均衡群集是目前企业用的最多的群集类型，群集的负载调度技术有三种工作模式
LVS的三种模式：

• NAT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出口
  服务器节点使用私有IP地址，与负载调度器位于同一个物理网络，安全性要优于其他两种方式
  
  TUN模式
  IP隧道
  IP Tunnel，简称TUN模式
  采用开放式的网络结构，负载调度器仅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

• DR模式
  直接路由
  direct routing，简称DR模式
  采用半开放式的网络结构，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。

五、LVS虚拟服务器

LVS实际上相当于基于IP地址的虚拟化应用，为基于IP地址和内容请求分发的负载均衡提出了一种搞笑的解决方法
LVS现在已成为Linux内核的一部分，默认编译为ip_vs模块，必要时能够自动调用。在centos7系统中，以下操作可以手动加载ip_vs模块，并查看系统中ip_vs模块的版本信息。

LVS的负载调度算法

轮询（Round Robin）

将收到访问请求按照顺序轮流分配给集群中的各节点（真实服务器），均等地对待每一台服务器，而不管服务器实际的连接和系统负载

加权轮询（Weighted Round Robin）

根据调度器设置的权重值来分发请求，权重值高的节点优先获取任务，分配的请求数越多
保证性能强的服务器承担更多的访问流量

最少连接（Least Connections）

根据真实服务器已建立的连接数进行分配，将收到的访问请求优先分配给连接最少的节点

加权最少连接（Weighted Least Connections)

在服务器节点的性能差异较大时，可以为真实服务器自动调整权重
性能较高的节点将更大比例的活动连接负载

六、实验

使用ipvsadm工具完成操作

ipvsadm命令选项：

-A：添加虚拟服务器
-D：删除整个虚拟服务器
-s：指定负载调度算法（轮询：rr、加权轮询：wrr、最少连接：lc、加权最少连接：wlc）
-a：表示添加真实服务器（节点服务器）
-d：删除某一个节点
-t：指定VIP地址及TCP端口
-r：指定RIP地址及TCP端口
-m：表示使用NAT集群模式
-g：表示使用DR模式
-i：表示使用TUN模式
-w：设置权重（权重为0时表示暂停节点）
-p 60：表示保持长连接60秒（默认关闭连接保持）
-l：列表查看LVS虚拟服务器（默认为查看所有）
-n：以数字形式显示地址、端口等信息，常与“-l”选项组合使用。ipvsadm -ln

需要准备五台虚拟机：
两台节点虚拟机：192.168.136.51
192.168.136.52
一台NFS虚拟机：192.168.136.53
一台网关和LVS配置服务器：192.168.136.54
一台Windows虚拟机：12.0.0.30

要求：

1.部署共享存储（NFS服务器：192.168.80.13）
yum install nfs-utils rpcbind -y
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service

systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service

mkdir /opt/kgc /opt/benet
chmod 777 /opt/kgc /opt/benet
echo ‘this is kgc web!’ > /opt/kgc/index.html
echo ‘this is benet web!’ > /opt/benet/index.html

vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/kgc 192.168.80.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.80.0/24(rw,sync)

2.配置节点服务器（192.168.136.51、192.168.136.52）
因为之前装过Nginx,所以就无需再装
yum install nfs-utils rpcbind -y



改好网卡配置重启网卡生效，别忘了其他服务器的网关需要设置为54，因为连接的网关是网关服务器的内网网关。

3.配置负载调度器（内网关 ens33：192.168.136.54，外网关 ens35：12.0.0.30）
需再添加一个网卡，并且修改网卡配置

（1）配置SNAT转发规则
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1


（2）加载LVS内核模块
modprobe ip_vs #加载 ip_vs模块
（3）安装ipvsadm 管理工具
yum -y install ipvsadm

启动服务前须保存负载分配策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或者 ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm

systemctl start ipvsadm.service

（4）配置负载分配策略（NAT模式只要在服务器上配置，节点服务器不需要特殊配置）
ipvsadm -C #清除原有策略
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr [-p 60]
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.11:80 -m [-w 1]
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.12:80 -m [-w 1]
ipvsadm #启用策略

ipvsadm -ln #查看节点状态，Masq代表 NAT模式
ipvsadm-save > /opt/ipvsadm #保存策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm

ipvsadm -d -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.11:80 #删除群集中某一节点服务器
ipvsadm -D -t 12.0.0.1:80 #删除整个虚拟服务器
systemctl stop ipvsadm #停止服务（清空策略），如果selinux没关闭/etc/sysconfig/ipvsadm内容也会清空
systemctl start ipvsadm #启动服务（根据/etc/sysconfig/ipvsadm恢复策略）
ipvsadm-restore < /opt/ipvsadm #恢复LVS 策略

Windows服务器设置：

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