一.什么是集群

一组通过高速网络互联的计算组,并以单一系统的模型加以管理

讲很多服务器集中起来一起,提供同一种服务,在客户端看起来就像是只有一个服务器
可以在付出较低成本的情况下获得在性能,可靠性,灵活性方面的相对较高的收益

任务调度是集群系统中的核心技术

集群的目的

提高性能
如计算秘籍型应用,如:天气预报,核试验模拟
降低成本
相对百万美元级的超级计算机,价格便宜
提高可扩展性
只要增加集群节点即可
增强可靠性
多个节点完成相同功能,避免单点失败

集群分类

高性能计算集群HPC
通过集群开发的并行应用程序.解决复杂的科学问题
负载均衡(LB)集群
客户端负载在计算机中尽可能平均分摊
高可用(HA)集群
避免单点故障,当一个系统发生故障功时,可以快速迁移

LVS集群组成

LVS术语

LVS工作模式

LVS工作模式

负载均衡调度算法

负载均衡调度算法(续一)

负载均衡调度算法(续二)

负载均衡调度算法(续三)

ipvsadm -A 创建集群
-A 添加虚拟服务器
-D 删除集群
-C 清空所有
-E 编辑集群

ipvsadm -A -t 192.168.4.5:80 -s wrr
-t = tcp协议
-s = 算法 wrr 权重轮循 weight 权重 Round robin 轮循

1.3 步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：

使用命令增、删、改LVS集群规则
1）创建LVS虚拟集群服务器（算法为加权轮询：wrr）

[root@proxy ~]# yum -y install ipvsadm
[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.5:80 -s wrr
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.4.5:80 wrr

2）为集群添加若干real server

```cpp
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.100 
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.4.5:80 wrr-> 192.168.2.100:80             router    1      0          0
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.200 -m -w 2
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.201 -m -w 3
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.202 -m -w 4

3）修改集群服务器设置(修改调度器算法，将加权轮询修改为轮询)

[root@proxy ~]# ipvsadm -E -t 192.168.4.5:80 -s rr
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.4.5:80 rr-> 192.168.2.100:80             router    1      0          0         -> 192.168.2.200:80             masq      2      0          0         -> 192.168.2.201:80             masq      2      0          0         -> 192.168.2.202:80             masq      1      0          0

4）修改read server（使用-g选项，将模式改为DR模式）

[root@proxy ~]# ipvsadm -e -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.202 -g

5）查看LVS状态

[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln

6）创建另一个集群（算法为最少连接算法；使用-m选项，设置工作模式为NAT模式）

[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.5:3306 -s lc
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:3306 -r 192.168.2.100 -m
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:3306 -r 192.168.2.200 -m

7）永久保存所有规则
[root@proxy ~]# ipvsadm-save -n > /etc/sysconfig/ipvsadm
8）清空所有规则

[root@proxy ~]# ipvsadm -C

2 案例2：部署LVS-NAT集群

2.1 问题

使用LVS实现NAT模式的集群调度服务器，为用户提供Web服务：
集群对外公网IP地址为192.168.4.5
调度器内网IP地址为192.168.2.5
真实Web服务器地址分别为192.168.2.100、192.168.2.200
使用加权轮询调度算法，真实服务器权重分别为1和2
2.2 方案

实验拓扑结构主机配置细节如表-3所示。
表-3

使用4台虚拟机，1台作为Director调度器、2台作为Real Server、1台客户端，拓扑结构如图-1所示，注意：web1和web2必须配置网关地址。

图-1

2.3 步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：配置基础环境

1）设置Web服务器（以web1为例）

[root@web1 ~]# yum -y install httpd
[root@web1 ~]# echo "192.168.2.100" > /var/www/html/index.html

2）启动Web服务器软件

[root@web1 ~]# systemctl restart httpd

常见问题：如果httpd服务启动启动的比较慢？
解决方法：可以修改/etc/httpd/conf/httpd.conf文件，
将ServerName www.example.com:80这行的#注释符删除即可。

步骤二：

部署LVS-NAT模式调度器
1)确认调度器的路由转发功能(如果已经开启，可以忽略)

[root@proxy ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
[root@proxy ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
1
[root@proxy ~]# echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf

**

修改配置文件，设置永久规则*

2）创建集群服务器

[root@proxy ~]# yum -y install ipvsadm
[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.5:80 -s wrr

3）添加真实服务器

[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.100 -w 1 -m
[roo**加粗样式**t@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.200 -w 1 -m

4）查看规则列表，并保存规则

[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
[root@proxy ~]# ipvsadm-save -n > /etc/sysconfig/ipvsadm

步骤三：客户端测试

客户端使用curl命令反复连接http://192.168.4.5，查看访问的页面是否会轮询到不同的后端真实服务器。

3 案例3：

部署LVS-DR集群
3.1 问题

使用LVS实现DR模式的集群调度服务器，为用户提供Web服务：
客户端IP地址为192.168.4.10
LVS调度器VIP地址为192.168.4.15
LVS调度器DIP地址设置为192.168.4.5
真实Web服务器地址分别为192.168.4.100、192.168.4.200
使用加权轮询调度算法，web1的权重为1，web2的权重为2
说明：
CIP是客户端的IP地址；
VIP是对客户端提供服务的IP地址；
RIP是后端服务器的真实IP地址；
DIP是调度器与后端服务器通信的IP地址（VIP必须配置在虚拟接口）。
3.2 方案

使用4台虚拟机，1台作为客户端、1台作为Director调度器、2台作为Real Server，拓扑结构如图-2所示。实验拓扑结构主机配置细节如表-4所示。

图-2
表-4

3.3 步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。
说明：
CIP是客户端的IP地址；
VIP是对客户端提供服务的IP地址；
RIP是后端服务器的真实IP地址；
DIP是调度器与后端服务器通信的IP地址（VIP必须配置在虚拟接口）。

步骤一

：配置实验网络环境
1）设置Proxy服务器的VIP和DIP
注意：为了防止冲突，VIP必须要配置在网卡的虚拟接口！！！

 [root@proxy ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@proxy ~]# cp ifcfg-eth0{,:0}    **//这个 "," 代表空格 "{}" 代表前面的文件名**

[

root@proxy ~]# vim ifcfg-eth0:0
TYPE=Ethernet
#网卡类型为：以太网卡
BOOTPROTO=none
#none手动配置IP，或者dhcp自动配置IP
NAME=eth0:0
#网卡名称
DEVICE=eth0:0
#设备名称
ONBOOT=yes
#开机时是否自动激活该网卡
IPADDR=192.168.4.15
#IP地址
PREFIX=24
#子网掩码
[root@proxy ~]# systemctl restart network
[root@proxy ~]# ifconfig

常见问题：RHEL7和Centos7系统中有两个管理网络的服务，有可能冲突？
解决方法：关闭NetworkManager服务后重启network即可。
2）设置Web1服务器网络参数

[root@web1 ~]# nmcli connection modify eth0 ipv4.method manual 
ipv4.addresses 192.168.4.100/24 connection.autoconnect yes
[root@web1 ~]# nmcli connection up eth0

接下来给web1配置VIP地址。
注意：这里的子网掩码必须是32（也就是全255），网络地址与IP地址一样，广播地址与IP地址也一样。
[r

oot@web1 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@web1 ~]# cp ifcfg-lo{,:0}
[root@web1 ~]# vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.4.15
NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=192.168.4.15
BROADCAST=192.168.4.15
ONBOOT=yes
NAME=lo:0

防止地址冲突的问题：
这里因为web1也配置与调度器一样的VIP地址，默认肯定会出现地址冲突；
sysctl.conf文件写入这下面四行的主要目的就是访问192.168.4.15的数据包，只有调度器会响应，其他主机都不做任何响应，这样防止地址冲突的问题。

[root@web1 ~]# vim /etc/sysctl.conf
#手动写入如下4行内容
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

#当有arp广播问谁是192.168.4.15时，本机忽略该ARP广播，不做任何回应
#本机不要向外宣告自己的lo回环地址是192.168.4.15

[root@web1 ~]# sysctl -p

重启网络服务，设置防火墙与SELinux

[root@web1 ~]# systemctl restart network
[root@web1 ~]# ifconfig

常见错误：如果重启网络后未正确配置lo:0，有可能是NetworkManager和network服务有冲突，关闭NetworkManager后重启network即可。（非必须的操作）

[root@web1 ~]# systemctl stop NetworkManager
[root@web1 ~]# systemctl restart network

3）设置Web2服务器网络参数

[root@web2 ~]# nmcli connection modify eth0 ipv4.method manual 
ipv4.addresses 192.168.4.200/24 connection.autoconnect yes

[root@web2 ~]# nmcli connection up eth0

接下来给web2配置VIP地址
注意：这里的子网掩码必须是32（也就是全255），网络地址与IP地址一样，广播地址与IP地址也一样。

[root@web2 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@web2 ~]# cp ifcfg-lo{,:0}

[root@web2 ~]# vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.4.15
NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=192.168.4.15
BROADCAST=192.168.4.15
ONBOOT=yes
NAME=lo:0

防止地址冲突的问题：
这里因为web1也配置与调度器一样的VIP地址，默认肯定会出现地址冲突；
sysctl.conf文件写入这下面四行的主要目的就是访问192.168.4.15的数据包，只有调度器会响应，其他主机都不做任何响应，这样防止地址冲突的问题。

[root@web2 ~]# vim /etc/sysctl.conf

#手动写入如下4行内容

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

#当有arp广播问谁是192.168.4.15时，本机忽略该ARP广播，不做任何回应
#本机不要向外宣告自己的lo回环地址是192.168.4.15

[root@web2 ~]# sysctl -p

重启网络服务，设置防火墙与SELinux

[root@web2 ~]# systemctl restart network
[root@web2 ~]# ifconfig

常见错误：如果重启网络后未正确配置lo:0，有可能是NetworkManager和network服务有冲突，关闭NetworkManager后重启network即可。（非必须的操作）

[root@web1 ~]# systemctl stop NetworkManager
[root@web1 ~]# systemctl restart network

步骤二：

proxy调度器安装软件并部署LVS-DR模式调度器
1）安装软件（如果已经安装，此步骤可以忽略）

[root@proxy ~]# yum -y install ipvsadm

2）清理之前实验的规则，创建新的集群服务器规则

[root@proxy ~]# ipvsadm -C                                #清空所有规则
[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.15:80 -s wrr

3）添加真实服务器(-g参数设置LVS工作模式为DR模式，-w设置权重)

[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.15:80 -r 192.168.4.100 -g -w 1
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.15:80 -r 192.168.4.200 -g -w 1

4）查看规则列表，并保存规则

[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
TCP  192.168.4.15:80 wrr-> 192.168.4.100:80             Route   1      0          0         -> 192.168.4.200:80             Route   2      0          0

步骤三：

客户端测试
客户端使用curl命令反复连接http://192.168.4.15，查看访问的页面是否会轮询到不同的后端真实服务器。
扩展知识：默认LVS不带健康检查功能，需要自己手动编写动态检测脚本，实现该功能：(参考脚本如下，仅供参考)

[root@proxy ~]# vim check.sh
#!/bin/bash
VIP=192.168.4.15:80
RIP1=192.168.4.100
RIP2=192.168.4.200
while :
dofor IP in $RIP1 $RIP2docurl -s http://$IP &>/dev/vnull
if [ $? -eq 0 ];thenipvsadm -Ln |grep -q $IP || ipvsadm -a -t $VIP -r $IPelseipvsadm -Ln |grep -q $IP && ipvsadm -d -t $VIP -r $IPfidone
sleep 1
done