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LVS负载均衡群集部署之——NAT模式的介绍及搭建步骤

發布時間：2024/9/3 编程问答 28 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 LVS负载均衡群集部署之——NAT模式的介绍及搭建步骤小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

文章目錄

一、企業群集應用概述
- 1.1 群集的三種類型
- - 1 負載均衡群集
  - 2 高可用群集
  - 3 高性能運算群集
- 1.2 負載均衡結構
- 1.3 負載均衡群集工作模式
- - (1) NAT模式——地址轉換
  - (2) TUN模式——IP隧道
  - (3) DR模式——直接路由
- 1.4 關于LVS虛擬服務器
- - 1.4.1 LVS 的負載調度算法
  - 1.4.2 使用 ipvsadm 管理工具
二、NAT模式 LVS負載均衡群集部署
- 2.1 NAT模式 LVS負載均衡群集部署操作步驟（理論）
- - 1.部署共享存儲（NFS服務器：192.168.153.70）
  - 2.配置節點服務器（192.168.80.10、192.168.80.20）
  - 3.配置負載調度器（內網關 ens33：192.168.80.1，外網關 ens36：12.0.0.1）
  - - （1）配置SNAT轉發規則
    - （2）加載LVS內核模塊
    - （3）安裝ipvsadm 管理工具
    - （4）配置負載分配策略（NAT模式只要在服務器上配置，節點服務器不需要特殊配置）
  - 4.測試效果
- 2.2 NAT模式 LVS負載均衡群集部署實驗具體步驟（實操）
- - 第一步：環境搭建
  - 第二步：部署共享服務器（NFS服務器：192.168.153.70）
  - 第三步：配置節點服務器（192.168.153.50、192.168.153.60）
  - 第四步：配置負載調度器（內網關 ens33：192.168.153.40，外網關 ens36：12.0.0.1）
  - 第五步：瀏覽器中進行測試（不斷刷新瀏覽器測試負載均衡效果，刷新間隔需長點）

一、企業群集應用概述

群集的含義
Cluster，集群、群集
由多臺主機構成，但對外只表現為一個整體

1.1 群集的三種類型

負載均衡群集、高可用群集和高性能運算群集。

1 負載均衡群集

提高應用系統的響應能力、盡可能處理更多的訪問請求、減少延遲為目標，獲得高并發、高負載（LB）的整體性能
LB的負載分配依賴于主節點的分流算法

2 高可用群集

提高應用系統的可靠性、盡可能地減少中斷時間為目標，確保服務的連續性，達到高可用（HA）的容錯效果
HA的工作方式包括雙工和主從兩種模式

3 高性能運算群集

提高應用系統的CPU運算速度、擴展硬件資源和分析能力為目標，獲得相當于大型、超級計算機的高性能運算（HPC）能力
高性能依賴于“分布式運算”、“并行計算”，通過專用硬件和軟件將多個服務器的CPU、內存等資源整合在一起，實現只有大型、超級計算機才具備的計算能力

1.2 負載均衡結構

第一層，負載調度器（Load Balancer或Director）
第二層，服務器池（Server Pool）
第三層，共享存儲（Share Storage）

1.3 負載均衡群集工作模式

負載均衡群集是目前企業用得最多的群集類型
群集的負載調度技術有三種工作模式
（NAT）地址轉換
（TUN）IP隧道
（DR）直接路由

(1) NAT模式——地址轉換

Network Address Translation，簡稱NAT模式；
類似于防火墻的私有網絡結構，負載調度器作為所有服務器節點的網關，即作為客戶機的訪問入口，也是各節點回應客戶機的訪問出口；
服務器節點使用私有IP地址，與負載調度器位于同一個物理網絡，安全性要優于其他兩種方式。

(2) TUN模式——IP隧道

IP Tunnel，簡稱TUN模式；
采用開放式的網絡結構，負載調度器僅作為客戶機的訪問入口，各節點通過各自的Internet連接直接回應客戶機，而不再經過負載調度器；
服務器節點分散在互聯網中的不同位置，具有獨立的公網IP地址，通過專用IP隧道與負載調度器相互通信。

(3) DR模式——直接路由

Direct Routing，簡稱DR模式
采用半開放式的網絡結構，與TUN模式的結構類似，但各節點并不是分散在各地，而是與調度器位于同一個物理網絡
負載調度器與各節點服務器通過本地網絡連接，不需要建立專用的IP隧道

1.4 關于LVS虛擬服務器

Linux Virtual Server 是針對 Linux 內核開發的一個負載均衡項目，由我國的章文嵩博士在 1998 年 5 月創建，官方站點位于 http://www.linuxvirtualserver.org/。LVS 實際上相當于基于 IP 地址的虛擬化應用，為基于 IP 地址和內容請求分發的負載均衡提出了一種高效的解決方法。
LVS 現在已成為 Linux 內核的一部分，默認編譯為 ip_vs 模塊，必要時能夠自動調用。在 CentOS 7 系統中，以下操作可以手動加載 ip_vs 模塊，并查看當前系統中 ip_vs 模塊的版本信息。

1.4.1 LVS 的負載調度算法

針對不同的網絡服務和配置需要，LVS 調度器提供多種不同的負載調度算法，其中最常用的四種算法是輪詢、加權輪詢、最少連接和加權最少連接。

輪詢（Round Robin）：將收到的訪問請求按照順序輪流分配給群集中的各節點，均等地對待每臺服務器，而不管服務器實際的連接數和系統負載。
加權輪詢（Weighted Round Robin）：根據調度器設置的權重值來分發請求，權重值高的節點優先獲得任務并且分配的請求越多，這樣可以保證性能高的節點承擔更多請求。
最少連接（Least Connections）：根據真實服務器已建立的連接數進行分配，將收到的訪問請求優先分配給連接數最少的節點。如果所有的服務器節點性能相近，采用這種方式可以更好地均衡負載。
加權最少連接（Weighted Least Connections）：在服務器節點的性能差異較大的情況下，調度器可以根據節點服務器負載自動調整權重，權重較高的節點將承擔更大比例的活動連接負載。

1.4.2 使用 ipvsadm 管理工具

ipvsadm 是在負載調度器上使用的 LVS 群集管理工具，通過調用 ip_vs 模塊來添加、刪除服務器節點，以及查看群集的運行狀態。在 CentOS 7 系統中，需要手動安裝 ipvsadm.x86_64 0:1.27-7.el7 軟件包。

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

LVS 群集的管理工作主要包括創建虛擬服務器、添加服務器節點、查看群集節點狀態、刪除服務器節點和保存負載分配策略。

ipvsadm 工具選項說明：
選項解釋
-A 添加虛擬服務器
-D 刪除整個虛擬服務器
-s 指定負載調度算法（輪詢：rr、加權輪詢：wrr、最少連接：lc、加權最少連接：wlc）
-a 表示添加真實服務器（節點服務器）
-d 刪除某一個節點
-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群集模式
-g 表示使用 DR模式
-i 表示使用 TUN模式
-w 設置權重（權重為 0 時表示暫停節點）
-p 60 表示保持長連接60秒
-l 列表查看 LVS 虛擬服務器（默認為查看所有）
-n 以數字形式顯示地址、端口等信息，常與“-l”選項組合使用。ipvsadm -ln

二、NAT模式 LVS負載均衡群集部署

2.1 NAT模式 LVS負載均衡群集部署操作步驟（理論）

實驗環境準備：
負載調度器：內網關 ens33：192.168.153.40，外網關 ens37：12.0.0.1
Web節點服務器1：192.168.153.60
Web節點服務器2：192.168.153.50
NFS服務器：192.168.153.70
客戶端：12.0.0.12

1.部署共享存儲（NFS服務器：192.168.153.70）

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0

yum install nfs-utils rpcbind -y
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service

systemctl enable rpcbind.service
systemctl enable nfs.service

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

vim /etc/exports

/opt/accp 192.168.153.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.153.0/24(rw,sync)

–發布共享—
exportfs -rv

2.配置節點服務器（192.168.80.10、192.168.80.20）

ens33網關需要設置為網關服務器

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0

yum install httpd -y
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service

yum install nfs-utils rpcbind -y
showmount -e 192.168.80.30

systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
systemctl enable nfs.service

–192.168.80.10—
mount.nfs 192.168.80.30:/opt/kgc /var/www/html

vim /etc/fstab
192.168.80.30:/opt/kgc /myshare nfs defaults,_netdev 0 0

另一臺節點服務器掛載如下：
–192.168.80.20—
mount.nfs 192.168.153.70:/opt/benet /var/www/html

vim /etc/fstab
192.168.80.30:/opt/benet /myshare nfs defaults,_netdev 0 0

3.配置負載調度器（內網關 ens33：192.168.80.1，外網關 ens36：12.0.0.1）

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0

（1）配置SNAT轉發規則

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1 #添加ip路由轉發

或 echo ‘1’ > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
sysctl -p

iptables -t nat -F
iptables -F
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.153.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 12.0.0.1

（2）加載LVS內核模塊

modprobe ip_vs #加載 ip_vs模塊
cat /proc/net/ip_vs #查看 ip_vs版本信息

##加載全部模塊
for i in $(l s / u s r / l i b / m o d u l e s /$ (uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o “^[.]*”);do echo $i; /sbin/modinfo -F
filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done

（3）安裝ipvsadm 管理工具

yum -y install ipvsadm

–啟動服務前須保存負載分配策略—
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或者 ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm

systemctl start ipvsadm.service

（4）配置負載分配策略（NAT模式只要在服務器上配置，節點服務器不需要特殊配置）

ipvsadm -C #清除原有策略
ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.153.50:80 -m [-w 1] #添加真實ip
ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.153.60:80 -m [-w 1] #添加真實ip
ipvsadm #啟用策略

ipvsadm -ln #查看節點狀態，Masq代表 NAT模式
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm #保存策略

ipvsadm -d -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.80.10:80 -m [-w 1] #刪除群集中某一節點服務器
ipvsadm -D -t 12.0.0.1:80 #刪除整個虛擬服務器
systemctl stop ipvsadm #停止服務（清除策略）
systemctl start ipvsadm #啟動服務（重建規則）
ipvsadm-restore < /etc/sysconfig/ipvsadm #恢復LVS 策略

4.測試效果

網絡設置里面網關需要設置為網關服務器
在一臺IP為12.0.0.12的客戶機使用瀏覽器訪問 http://12.0.0.1/ ，不斷刷新瀏覽器測試負載均衡效果，刷新間隔需長點。

2.2 NAT模式 LVS負載均衡群集部署實驗具體步驟（實操）

第一步：環境搭建

1）網關服務器網卡配置（在虛擬機設置里面添加新網卡），內外網網關ip如下：

2）web節點服務器1的IP和網關如下：

3）web節點服務器2的IP和網關如下：

4）客戶端IP和網關設置如下：

5）關閉所有設備的防火墻和SElinux

第二步：部署共享服務器（NFS服務器：192.168.153.70）

1）安裝相關軟件并設置開機自啟

2）創建accp和benet目錄，分別創建index.html并寫入內容

3）添加要發布的目錄

4）發布共享

第三步：配置節點服務器（192.168.153.50、192.168.153.60）

1）節點服務器1和2安裝httpd服務并開啟

2）節點服務器1和2安裝nfs-utils和rpcbind程序

3）節點服務器1掃描并掛載共享目錄

4）節點服務器2掃描并掛載共享目錄

第四步：配置負載調度器（內網關 ens33：192.168.153.40，外網關 ens36：12.0.0.1）

1）配置SNAT轉發規則

2）情況iptables規則并添加新規則

3）加載LVS內核模塊并查看

4）安裝ipvsadm管理工具

5）保存負載分配策略并啟動服務

6）配置負載分配策略（NAT模式只要在服務器上配置，節點服務器不需要特殊配置）

7）查看節點策略并保存

第五步：瀏覽器中進行測試（不斷刷新瀏覽器測試負載均衡效果，刷新間隔需長點）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的LVS负载均衡群集部署之——NAT模式的介绍及搭建步骤的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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