集群 概述
何为集群 strong>
- 一组各自相互独立且又相互依赖的，通过高速 络互联 的计算机组成的一个计算机组，以单一的系统模式加以管理，为用户提供服务，对用户来说，用户只会认为对方是一个服务，一组计算机中的一台计算机就是集群的一个节点.
集群特点 strong>
1) 功能
- 有实现三种IP负载均衡技术 和 八种连接调度算法的IPVS软件.在IPVS内部实现上，采用了高效的 Hash 函数和垃圾回收机制，能正确的处理调度 文相关的 ICMP消息。虚拟服务的设置数目没有限制，每个虚拟服务有自己的服务器集，它支持持久的虚拟服务（HTTP cookie 和 HTTPS等需要该功能的支持），并提供详尽的统计数据，如连接的处理速率和 文的流量等。针对大规模拒绝服务攻击，实现了三种防卫策略，有基于内容请求分发的应用层交换软件KTCPVS，它也是在 Linux 内核中实现，有相关的集群管理软件对资源进行监测，能及时将故障屏蔽，实现系统的高可用。主、从调度器能周期性地进行状态同步，从而实现更高的可用性.
2) 适用性
- 后端服务器可运行任何支持TCP/IP的操作系统，包括 Linux ,各种Unix（如FreeBSD、Sun Solaris、HP Unix等），Mac/OS和Windows NT/2000等。
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负载调度器能够支持绝大多数的TCP和UDP协议：
协议 内 容 TCP HTTP，FTP，PROXY，SMTP，POP3，IMAP4，DNS，LDAP，HTTPS，SSMTP等 UDP DNS，NTP，ICP，视频、音频流播放协议等 无需对客户机和服务器作任何修改，可适用大多数Internet服务。
3）性能
- Lvs 服务器集群系统具有良好的伸缩性，可支持几百万个并发连接，配置100M 卡，采用VS/TUN或VS/DR调度技术，集群系统的吞吐量可高达 1Gbits/s; 可配置千兆 卡，则系统的最大吞吐量可接近 10Gbits/s。
4）可靠性
- Lvs 服务器集群软件已经在很多大型的，关键性的站点得到了很好的应用，所以它的可靠性在真实应用得到了很好的证实。
5）软件许可证
- Lvs 集群软件是按GPL（GNU Pulic License） 许可证发行的自由软件，这意味着你可以得到软件的源代码，有权对其进行修改，但必须保证修改后的也是以 GPL 方式发行.
应用场景 strong>
- 一台服务器.可以响应10000个并发 状态码是 200 OK .
- 一台服务器.如果响应20000个并发，状态码是 200 –> 304 –> 301 –> 500 –> 404 . 由此可见 web 服务的状态码已经达到瓶颈.
解决方法：
- 加配置: 加CPU, 加内存, 加带宽, 加SSD 这种解决方法称为“向上扩展”, 能够解决一时 [单台服务器上做动作]
- 加服务器: 1台 –> 2台 –> 4台 –> 8台 用多台服务器同时为用户提供服务 ，而这一种解决方法则称为“横向扩展”或“向外扩展” 集群.
集群的种类 strong>
- 负载均衡 (Load Balance)集群，简称 LB.
- 高可用 (High Avaliability)集群，简称 HA 集群.
- 高性能计算 (High Perfermance Computeing) 集群，简称 HPC 集群.
LB 实现手段 strong>
- 硬件实现 ： F5 负载均衡器.
- 软件实现 ： LVS (4 层，传输层)、Nginx (7层，应用层).
LVS 集群
官 ：http://www.linuxvirtualserver.org/
中文站点： http://zh.linuxvirtualserver.org/
- LVS 是 (Linux Vritual Server) 的缩写，即 Linux 虚拟服务器。是一个虚拟的服务器集群系统，本项目 于 1998年 5月由章文嵩博士成立，是中国最早出现的自由软件项目之一，根据 iotables 的实现来开发的，所以使用跟 iptables 很相似.
LVS 集群工作结构图 strong>
- 负载调度器 = 分发器（Load Balabcer,Director）:整个集群对外的最前端机，负责接收用户请求，并且根据自己的调度算法，将请求转发到后端真实服务器上，客户认为是来自一个IP地址，实则我们可以称之为 VIP 虚拟地址.
- 服务器池 Server Pool ：真正为用户提供服务的服务器，每一台服务器就是一台 RS .执行的服务有 web，mail,ftp .DNS 等.
- 共享存储 Share Storaged：为RS保持相同内容，提供数据的一致性，可以理解为，为服务器池提供一个共享的存储区，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容，提供相同的服务.
LVS 模式及工作原理
- LVS 提供了 三种包转发方式:
- NAT ( 络地址映射)
- IP Tunneling (IP 隧道)
- Direct Routing (直接路由)
NAT ( 络地址映射)
NAT : 络地址转换
- DNAT : 目的地址转换，改变的是目的地址
- SNAT ：源地址转换，改变的是源地址
- LVS-NAT ：使用的是 SNAT 和 DNAT 完成 文的转发
NAT 方式可支持任何的操作系统，以及私有 络，并且只需一个 Internet IP 地址，但是整个系统性能受到限制，因为执行 NAT 每次需要重写包，有一定的延迟，另外，大部分应用有 80% 的数据是从服务器流向客户机，可以理解用户的请求非常短，而服务器的回应非常大，对负载均衡形成很大压力，称为新的瓶颈.
IP Tunneling (IP 隧道)
Director (分发器) 分配请求到不同的 real server. real server 处理请求后直接回应给用户，这样 director 负载均衡仅处理客户机和服务器的一半连接。IP Tunneling 技术极大的提高了 director 的调度处理能力，同时极大的提高了系统能容纳的最大节点数，可以超过 100 个节点，real server 可以在任何 LAN 或 WAN上运行，可以理解为允许地理上的分布，这在灾难恢复中有重要的意义，服务器必须拥有正式的 IP 地址用于与客户机直接通信，并且所有的服务器必须支持 IP 隧道协议.
Direct Routing (直接路由)
与 IP Tunneling 类似，负载均衡仅处理一半的连接，避免了新的性能瓶颈，同样增加了系统的可伸缩性， Direct Routing 与 IP Tunneing 相比，没有 IP 封装的开销，但由于采用物理层 （修改 MAC 技术），所有服务器都必须在一个物理段.
LVS – NAT 模式工作原理
客户端访问调度器时，调度器通过 络地址转换，调度器重写请求 文的目标地址，根据预设的调度算法，将请求分派给后端的真实服务器；真实服务器的响应 文通过调度器时， 文的源地址被重写，再返回给客户，完成整个负载调度过程。
步骤1 ：客户端访问服务器的过程：
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CIP 客户端的IP
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VIP 是域名解析的IP, 是集群对外的公 IP
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DIP 用来和后端服务器进行数据交互的IP, 请求 文转发给后端服务器从此口出去
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RIP 真实服务器的IP
步骤2：客户端访问调度器时，调度器通过 络地址转换，调度器重写请求 文的目标地址，根据预设的调度算法，将请求分派给后端的真实服务器
步骤3：真实服务器的响应 文通过调度器时， 文的源地址被重写，再返回给客户，完成整个负载调度过程
步骤总结及过程地址变化：
1: 客户端请求访问 www.example.com — > VIP
源地址: CIP 目标地址: VIP
2: 请求 文到达负载均衡器
源地址: CIP 目标地址: RIP
3: RealServer收到 文处理, 响应
源地址: RIP 目标地址: CIP
4: 负载调度器收到 文, 根据自身之前的转发修改记录, 还原 文
源地址: VIP 目标地址: CIP
配置 LVS – NAT
环境介绍:
- 3 台主机
- 关闭防火墙
环境拓扑：
配置 LVS
- 打开路由转发功能
络环境
- ens33 192.168.1.133 br0 公
- ens38 192.168.0.19 vmnet4 内
Director 分发器，不需要开启80 服务端口.
安装 LVS 管理工具
设置 规则
查看
保存配置规则
配置 真实服务器
络环境
zh75： ens33： vmnet4 ： 192.168.0.21 关： 192.168.0.19
zh76： ens33： vmnet4 ： 192.168.0.11 关： 192.168.0.19
配置 web 并启服务 2台 real server 配置一样
测试
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