群集的概述

1.群集的類(lèi)型
（1）負(fù)載均衡群集（簡(jiǎn)稱LB）：以提高應(yīng)用系統(tǒng)的響應(yīng)能力盡可能處理更多的訪問(wèn)請(qǐng)求，減少延遲為目標(biāo)，獲得高并發(fā)，高負(fù)載的整體性能。例如"DNS輪詢"“應(yīng)用層交換”“反向代理”等都都可作負(fù)載均衡群集。
（2）高可用群集（簡(jiǎn)稱HA）：以提高應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性，盡可能的減少中斷時(shí)間為目標(biāo)，確保服務(wù)的連續(xù)性，達(dá)到高可用的容錯(cuò)效果。例如“故障切換”“雙機(jī)熱備”“多機(jī)熱備”等都屬于高可用群集。
（3）高性能運(yùn)算群集（HPC）：以提高應(yīng)用系統(tǒng)的CPU運(yùn)算速度，擴(kuò)展硬件資源和分析能力為目標(biāo)，獲得相當(dāng)于大型，超級(jí)計(jì)算機(jī)的高性能（HPC）能力。例如：“云計(jì)算”“網(wǎng)格計(jì)算”，也可視為高性能運(yùn)算的一種。

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                         負(fù)載均衡的分層結(jié)構(gòu)

• 第一層：負(fù)載調(diào)度器，這是訪問(wèn)整個(gè)群集系統(tǒng)的唯一入口，對(duì)外使用所有服務(wù)器共有的VIP（虛擬IP）地址，也稱為群集IP。通常會(huì)配置主、備兩臺(tái)調(diào)度器實(shí)現(xiàn)熱備份。確保高可用性。
• 第二層：服務(wù)器池，群集所提供的應(yīng)用服務(wù)（如HTTP、FTP）由服務(wù)器池承擔(dān)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立的RIP（真實(shí)IP）地址，只處理調(diào)度器分發(fā)過(guò)來(lái)的客戶機(jī)請(qǐng)求，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)暫時(shí)失效，負(fù)載調(diào)度器的容錯(cuò)機(jī)制會(huì)將其隔離，等待錯(cuò)誤排除后在將其重新納入服務(wù)器池。

• 第三層：共享存儲(chǔ)，為服務(wù)器池中的所有節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定、一致的文件存取服務(wù)，確保整個(gè)群集的統(tǒng)一性。在Linux/UNIX環(huán)境中，共享存儲(chǔ)可以使用NAS設(shè)備，或者提供NFS（網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)）共享服務(wù)的專(zhuān)用服務(wù)器。

      負(fù)載均衡的工作模式

  

• NAT模式：類(lèi)似于防火墻的私有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，負(fù)載調(diào)度器作為所有服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)關(guān)，即作為客戶機(jī)的訪問(wèn)入口，也是各節(jié)點(diǎn)回應(yīng)客戶機(jī)的訪問(wèn)出口。服務(wù)器節(jié)點(diǎn)使用私有IP地址，與負(fù)載調(diào)度器位于同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，安全性要優(yōu)于其他兩種方式，但負(fù)載調(diào)度器的壓力較大。

• TUN模式：采用開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，負(fù)載調(diào)度器僅作為客戶機(jī)的訪問(wèn)入口，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)各自的Internet連接直接回應(yīng)客戶機(jī)，而不再經(jīng)過(guò)負(fù)載調(diào)度器，服務(wù)器節(jié)點(diǎn)分散在互聯(lián)網(wǎng)中的不同位置，具有獨(dú)立的公網(wǎng)IP地址，通過(guò)專(zhuān)用IP隧道與負(fù)載調(diào)度器相互通信。

• DR模式：采用半開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與TUN模式的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，但各節(jié)點(diǎn)不是分散在各地的，而是與調(diào)度器位于同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，負(fù)載調(diào)度器與各節(jié)點(diǎn)服務(wù)器通過(guò)本地網(wǎng)絡(luò)連接，不需要建立專(zhuān)用的IP隧道。

• LVS是針對(duì)Linux內(nèi)核開(kāi)發(fā)的一個(gè)負(fù)載均衡項(xiàng)目，官網(wǎng)是：http://www.linuxvirtualserver.org/ 可以進(jìn)入官網(wǎng)查閱相關(guān)的技術(shù)文檔。LVS現(xiàn)在已經(jīng)成為L(zhǎng)inux內(nèi)核的一部分，默認(rèn)編譯為ip_vs模塊，必要時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)用。

                    LVS的負(fù)載調(diào)度算法

• 輪詢（rr）：將收到的訪問(wèn)請(qǐng)求按照順序輪流分配給群集中的各節(jié)點(diǎn)（真實(shí)服務(wù)器），均等地對(duì)待每臺(tái)服務(wù)器，而不管服務(wù)器實(shí)際的連接數(shù)和系統(tǒng)負(fù)載。

• 加權(quán)輪詢（wrr）：根據(jù)真實(shí)服務(wù)器的處理能力輪流分配收到的訪問(wèn)請(qǐng)求，調(diào)度器可以自動(dòng)查詢個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況，并動(dòng)態(tài)調(diào)整其權(quán)重。這樣可以保證處理能力強(qiáng)的服務(wù)器承擔(dān)更多的訪問(wèn)流量。

• 最少連接（lc）：根據(jù)真實(shí)服務(wù)器已建立的連接數(shù)進(jìn)行分配，將受到的訪問(wèn)請(qǐng)求優(yōu)先分配給連接數(shù)最少的節(jié)點(diǎn)，如果所有的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)性能相近，采用這種方式可以更好地均衡負(fù)載。

• 加權(quán)最少連接（wlc）：在服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的性能差異較大的情況下，可以為真實(shí)服務(wù)器自動(dòng)調(diào)整權(quán)重，權(quán)重較高的節(jié)點(diǎn)將承擔(dān)更大比例的活動(dòng)連接負(fù)載。

                                                  LVS相關(guān)的基礎(chǔ)命令

  .
  默認(rèn)ip_vs模塊沒(méi)有加載，可以執(zhí)行如下命令加載ip_vs模塊：

[root@localhost ~]# modprobe ip_vs                 #加載ip_vs模塊
[root@localhost ~]# lsmod | grep ip_vs             #查看ip_vs模塊是否已加載
ip_vs                 141432  0 
nf_conntrack          133053  8 ip_vs,nf_nat,nf_nat_ipv4,......
libcrc32c              12644  4 xfs,ip_vs,nf_nat,nf_conntrack
[root@localhost ~]# modprobe -r ip_vs             #移除ip_vs模塊
[root@localhost ~]# lsmod | grep ip_vs
[root@localhost ~]# modprobe ip_vs
[root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs            #查看ip_vs版本信息
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

6、使用ipvsadm管理工具
.
ipvsadm是在負(fù)載調(diào)度器上使用的LVS群集管理工具，通過(guò)調(diào)用ip_vs模塊來(lái)添加、刪除服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，以及查看群集的運(yùn)行狀態(tài)。
.

[root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm               #安裝ipvsadm工具
[root@localhost ~]# ipvsadm -v                                 #查看ipvsadm版本
ipvsadm v1.27 2008/5/15 (compiled with popt and IPVS v1.2.1)

1）使用ipvsadm工具創(chuàng)建虛擬服務(wù)器：
.
若群集的VIP地址為200.0.0.1，針對(duì)TCP 80端口提供負(fù)載分流服務(wù)，使用的調(diào)度算法為輪詢（rr），則對(duì)應(yīng)的命令如下，對(duì)于負(fù)載均衡調(diào)度器來(lái)說(shuō)，VIP必須是本機(jī)實(shí)際已啟用的IP地址：
.

[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 200.0.0.1:80 -s rr

<!--以上命令中，選項(xiàng)-A表示添加虛擬服務(wù)器，-t用來(lái)指定虛擬VIP地址和TCP端口，
-s用來(lái)指定負(fù)載調(diào)度算法——輪詢（rr）、加權(quán)輪詢（wrr）、最少連接（lc）、
加權(quán)最少連接（wlc）。
若希望使用保持連接，還需要添加“-p 60”選項(xiàng)，其中60為保持時(shí)間（單位為s）-->

2)添加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)：

為虛擬服務(wù)器200.0.0.1添加四個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，IP地址依次為192.168.1.2~5，命令如下：

[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 200.0.0.1:80 -r 192.168.1.2:80 -m -w 1
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 200.0.0.1:80 -r 192.168.1.3:80 -m -w 1
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 200.0.0.1:80 -r 192.168.1.4:80 -m -w 1
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 200.0.0.1:80 -r 192.168.1.5:80 -m -w 1
<!--以上命令中，選項(xiàng)-a表示添加真實(shí)服務(wù)器，-t用來(lái)指定VIP地址及TCP端口，
-r用來(lái)指定RIP（真實(shí)IP）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用來(lái)設(shè)置權(quán)重（權(quán)重為0時(shí)表示暫停節(jié)點(diǎn)）。-->

[root@localhost ~]# ipvsadm -ln                #查看節(jié)點(diǎn)狀態(tài)
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  200.0.0.1:80 rr
  -> 192.168.1.2:80               Masq    1      0          0         
  -> 192.168.1.3:80               Masq    1      0          0         
  -> 192.168.1.4:80               Masq    1      0          0         
  -> 192.168.1.5:80               Masq    1      0          0         
<!--上述輸出結(jié)果中，forward列下的Masq對(duì)應(yīng)masquerade（地址偽裝），
表示采用的群集模式為NAT，如果是Route，則表示采用的群集模式為DR。-->

3）刪除服務(wù)器節(jié)點(diǎn)：

需要從服務(wù)器池中刪除某一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，使用選項(xiàng)-d。執(zhí)行刪除操作必須指定目標(biāo)對(duì)象，包括節(jié)點(diǎn)地址，虛擬IP地址，例如，如下操作將會(huì)刪除LVS群集200.0.0.1中的節(jié)點(diǎn)192.168.1.5。

[root@localhost ~]# ipvsadm -d -r 192.168.1.5:80 -t 200.0.0.1:80

需要?jiǎng)h除整個(gè)虛擬服務(wù)器時(shí)，使用選項(xiàng)-D并指定虛擬IP即可，不需指定節(jié)點(diǎn)。例如執(zhí)行“ipvsadm -D -t 200.0.0.1:80”，則刪除此虛擬服務(wù)器。

4）保存負(fù)載分配策略：

使用導(dǎo)出/導(dǎo)入工具ipvsadm-save/ipvsadm-restore可以保存、恢復(fù)LVS策略（服務(wù)器重啟后策略需要重新導(dǎo)入）。

[root@localhost ~]# hostname lvs         #更改主機(jī)名
<!--若主機(jī)名為默認(rèn)的localhost，在導(dǎo)出策略時(shí)，VIP地址將會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為127.0.0.1，
若是這樣，再次導(dǎo)入后，將會(huì)導(dǎo)致負(fù)載服務(wù)器無(wú)法正常工作。-->
[root@localhost ~]# bash                 #使更改的主機(jī)名馬上生效
[root@lvs ~]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm.bak                 #保存策略
[root@lvs ~]# cat /etc/sysconfig/ipvsadm.bak                          #確認(rèn)保存結(jié)果
-A -t 200.0.0.1:http -s rr
-a -t 200.0.0.1:http -r 192.168.1.2:http -m -w 1
-a -t 200.0.0.1:http -r 192.168.1.3:http -m -w 1
-a -t 200.0.0.1:http -r 192.168.1.4:http -m -w 1
[root@localhost ~]# ipvsadm -C                  #清除當(dāng)前策略
[root@localhost ~]# ipvsadm -ln                  #確認(rèn)當(dāng)前群集策略已被清除
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
[root@localhost ~]# ipvsadm-restore < /etc/sysconfig/ipvsadm.bak     #導(dǎo)入剛才備份的策略
[root@localhost ~]# ipvsadm -ln              #查看群集策略是否導(dǎo)入成功
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  200.0.0.1:80 rr
  -> 192.168.1.2:80               Masq    1      0          0         
  -> 192.168.1.3:80               Masq    1      0          0         
  -> 192.168.1.4:80               Masq    1      0          0

7、搭建NFS共享存儲(chǔ)服務(wù)器

NFS是一種基于TCP/IP傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)協(xié)議，通過(guò)使用NFS協(xié)議，客戶機(jī)可以像訪問(wèn)本地目錄一樣訪問(wèn)遠(yuǎn)程服務(wù)器中的資源，對(duì)于大多數(shù)負(fù)載均衡群集來(lái)說(shuō)，使用NFS協(xié)議來(lái)共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是比較常見(jiàn)的做法，NFS也是NAS存儲(chǔ)設(shè)備必然支持的一種協(xié)議。

使用NFS發(fā)布共享資源：

1）安裝相關(guān)軟件包：

[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind                 #安裝所需軟件包
[root@localhost ~]# systemctl enable nfs                               #設(shè)置NFS開(kāi)機(jī)自啟
[root@localhost ~]# systemctl enable rpcbind                       #設(shè)置rpcbind開(kāi)機(jī)自啟

2）設(shè)置共享目錄：

[root@localhost ~]# mkdir -p /opt/wwwroot                           #創(chuàng)建需要共享的目錄
[root@localhost ~]# vim /etc/exports                         #編輯NFS的配置文件，默認(rèn)為空

/opt/wwwroot  192.168.1.0/24(rw,sync,no_root_squash)

<!--上述配置中“192.168.1.0/24”表示允許訪問(wèn)的客戶機(jī)地址，
可以是主機(jī)名、IP地址、網(wǎng)段地址、允許使用*、？通配符；
權(quán)限選項(xiàng)中的rw表示允許讀寫(xiě)（ro為只讀），
sync表示同步寫(xiě)入，因?yàn)樵诳蛻魴C(jī)掛載該共享目錄后，若向該目錄中寫(xiě)入什么東西的話，
會(huì)先保存在自己的緩存中，而不會(huì)寫(xiě)入到共享目錄中，加上sync則不會(huì)存在自己的緩存，
直接保存到共享目錄中；
no_root_squash表示當(dāng)前客戶機(jī)以root身份訪問(wèn)時(shí)賦予本地root權(quán)限
（默認(rèn)是root_squash，將作為nfsnobody用戶對(duì)待），若不加no_root_squash，
可能會(huì)導(dǎo)致被降權(quán)，而無(wú)法進(jìn)行讀寫(xiě)（wr）-->

當(dāng)需要將同一個(gè)目錄共享給不同的客戶機(jī)，且分配不同權(quán)限時(shí)，只要用空格分隔指定多個(gè)“客戶機(jī)（權(quán)限選項(xiàng)）”即可。如下：

[root@localhost ~]# vim /etc/exports   
/var/ftp/pub  192.168.2.1(ro,sync) 192.168.2.3(rw,sync)

3）重載NFS服務(wù)程序：
.

[root@localhost ~]# systemctl restart rpcbind
[root@localhost ~]# systemctl restart nfs
[root@localhost ~]# netstat -anpt | grep rpc
tcp        0      0 0.0.0.0:43759         0.0.0.0:*      LISTEN      76336/rpc.statd    
tcp        0      0 0.0.0.0:111           0.0.0.0:*       LISTEN      76307/rpcbind       
tcp        0      0 0.0.0.0:20048       0.0.0.0:*     LISTEN      76350/rpc.mountd   
tcp6       0      0 :::111                  :::*          LISTEN      76307/rpcbind       
tcp6       0      0 :::20048                :::*         LISTEN      76350/rpc.mountd   
tcp6       0      0 :::38355                :::*         LISTEN      76336/rpc.statd    
[root@localhost ~]# showmount -e                      #查看本機(jī)發(fā)布的NFS共享目錄
Export list for localhost.localdomain:
/opt/wwwroot 192.168.1.0/24
/var/ftp/pub 192.168.2.3,192.168.2.1

4）在客戶端訪問(wèn)NFS共享資源：

NFS協(xié)議的目標(biāo)是提供一種網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，因此對(duì)NFS共享的訪問(wèn)也使用mount命令進(jìn)行掛載，對(duì)應(yīng)的文件系統(tǒng)類(lèi)型為nfs，既可以手動(dòng)掛載，也可以加入fstab配置文件來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)自動(dòng)掛載，考慮到群集系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，NFS服務(wù)器與客戶機(jī)之間最好使用專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。
.
1.安裝rpcbind軟件包，并啟動(dòng)rpcbind服務(wù)，為了使用showmount查詢工具，所以將nfs-utils也一起裝上：

[root@localhost ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind 
[root@localhost ~]# systemctl enable rpcbind
[root@localhost ~]# systemctl start rpcbind

2.查詢NFS服務(wù)器端共享了哪些目錄：

[root@localhost ~]# showmount -e 192.168.1.1               #需指定要查詢的服務(wù)器地址
Export list for 192.168.1.1:
/opt/wwwroot 192.168.1.0/24
/var/ftp/pub 192.168.2.3,192.168.2.1

3.手動(dòng)掛載NFS共享目錄，并設(shè)置開(kāi)機(jī)自動(dòng)掛載：

[root@localhost ~]# mount 192.168.1.1:/opt/wwwroot /var/www/html      #掛載到本地
[root@localhost ~]# df -hT /var/www/html                     #查看是否掛載成功
文件系統(tǒng)                 類(lèi)型  容量  已用  可用 已用% 掛載點(diǎn)
192.168.1.1:/opt/wwwroot nfs4   17G  6.2G   11G   37% /var/www/html
[root@localhost ~]# vim /etc/fstab                #設(shè)置自動(dòng)掛載
                 .........................
192.168.1.1:/opt/wwwroot    /var/www/html     nfs     defaults,_netdev    0    0
<!--文件系統(tǒng)為nfs，掛載參數(shù)添加_netdev（設(shè)備需要網(wǎng)絡(luò)）-->

完成掛載后，訪問(wèn)客戶機(jī)的/var/www/html文件夾，就相當(dāng)于訪問(wèn)NFS服務(wù)器中的/opt/wwwroot文件夾，其中網(wǎng)絡(luò)映射過(guò)程對(duì)于用戶程序來(lái)說(shuō)是完全透明的。

另外有需要云服務(wù)器可以了解下創(chuàng)新互聯(lián)cdcxhl.cn，海內(nèi)外云服務(wù)器15元起步，三天無(wú)理由+7*72小時(shí)售后在線，公司持有idc許可證，提供“云服務(wù)器、裸金屬服務(wù)器、高防服務(wù)器、香港服務(wù)器、美國(guó)服務(wù)器、虛擬主機(jī)、免備案服務(wù)器”等云主機(jī)租用服務(wù)以及企業(yè)上云的綜合解決方案，具有“安全穩(wěn)定、簡(jiǎn)單易用、服務(wù)可用性高、性價(jià)比高”等特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，專(zhuān)為企業(yè)上云打造定制，能夠滿足用戶豐富、多元化的應(yīng)用場(chǎng)景需求。

當(dāng)前文章：LVS群集應(yīng)用基礎(chǔ)詳解-創(chuàng)新互聯(lián)
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