LVS负载均衡群集
- 一、企业群集应用概述
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- 1.群集的含义
- 2.解决方法
- 二、群集分为三种类型
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- 1.负载均衡群集
- 2.高可用群集
- 3.高性能运算群集
- 三、负载均衡群集架构
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- 负载均衡的结构
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- 1.负载调度器(Load Balancer)
- 2.服务器池(Servel Pool)
- 3.共享存储(Share Storage)
- 4.图例:
- 四、负载均衡群集工作模式分析
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- 群集的负载调度技术有三种工作模式
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- 1.地址转换(net模式)
- 2.IP隧道(TUN模式)
- 3.直接路由(DR模式)
- 五、关于LVS虚拟服务器
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- 1.Linux Virtual Server
- 2.LVS的负载调度算法
- **六、总结**
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- 1.集群 群集 cluster
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- 1.1负载均衡群集 LB
- 1.2高可用群集 HA
- 1.3高性能运算群集 HPC
- 2.LVS三种工作模式
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- 2.1NAT:地址转换
- 2.2TUN: IP隧道 IP Tunnel
- 2.3DR :直接路由 Direct Routing
一、企业群集应用概述
1.群集的含义
- 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
2.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地址对外提供相同的服务
- 在企业中常用的一种群集技术——LVS(Linux Virtual Server,Linux虚拟服务器)
二、群集分为三种类型
1.负载均衡群集
- 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
2.高可用群集
- 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,双工及所有节点同时在线;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”“双击热备”等
3.高性能运算群集
- 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
1.负载调度器(Load Balancer)
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地址,也称为群集IP地址。通常会配置主、备两台调度实现热备份,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
2.服务器池(Servel 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(真是IP),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,等待错误排除以后在重新纳入服务池。
3.共享存储(Share Storage)
为服务器池中的所有节点提供稳定、一致的文件存取服务,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。
4.图例:
四、负载均衡群集工作模式分析
群集的负载调度技术有三种工作模式
1.地址转换(net模式)
- Network Address Translation, 简称NAT模式
- 类似于防火墙的私有网络结构,负载均衡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
图例
2.IP隧道(TUN模式)
- 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,而不载经过负载调度器
- 服务器节点分散载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
图例
3.直接路由(DR模式)
- 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
图例
五、关于LVS虚拟服务器
1.Linux Virtual Server
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针对Linux内核开发的负载均衡解决方案
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官方网站:http://www.linuxvirtualserver.org/
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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高效的解决方法
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LVS现在已称为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,并查看当前系统中ip_vs模块的版本信息
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modprobe ip_vs cat /proc/net/ip_vs
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2.LVS的负载调度算法
六、总结
1.集群 群集 cluster
特点:由多台主机构成,都同样干一件事,对外是展现为一个整体
集群的类型
1.1负载均衡群集 LB
提高系统响应效率,处理更多的访问请求,减少延迟,实现高并发、高负载的能力
应用代表:
软件类:LVS 、Nginx 、HAproxy 硬件类:F5 、绿盟
1.2高可用群集 HA
提高系统的可靠性,减少中断时间,确保服务的连续性
应用代表:
keepalived、heartbeat
1.3高性能运算群集 HPC
通过云计算或分布式计算获取高性能的CPU和内存等资源
2.LVS三种工作模式
2.1NAT:地址转换
调度器会作为所有节点服务器的默认网关,也作为所有客户机的访问入口和节点服务器返回响应消息的出口,也就是说调度器会承载双向数据的负载压力,可能会成为整个集群的性能瓶颈。
由于节点服务器都处于内网环境,使用内网IP地址,所以安全性尚可。
2.2TUN: IP隧道 IP Tunnel
调度器仅作为客户端的访问入口,节点服务器是响应消息直接返回客户端,不经过调度器。
由于节点服务器需要部署在不同位置的公网环境中,需要具有独立公网IP,调度器与节点服务器是通过专用的IP隧道实现相互通信的,因此IP隧道模式成本较高,安全性较低,且IP隧道需要更多的封装和解封装过程,性能也会受到一定的影响。
2.3DR :直接路由 Direct Routing
器。
由于节点服务器需要部署在不同位置的公网环境中,需要具有独立公网IP,调度器与节点服务器是通过专用的IP隧道实现相互通信的,因此IP隧道模式成本较高,安全性较低,且IP隧道需要更多的封装和解封装过程,性能也会受到一定的影响。
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