集群LVS之NAT的应用配置
一、集群简介集群的总类：
1.负载均衡集群(LB:Load Banlancing):实现将一个访问量或者任务量特别大的应用，给他
平均分配到不同的服务器上面，以提供高容量、大并发。
2.高可用集群(HA:High Avalibility):将多台计算机组合起来，避免一个服务因某台机器
出现故障，而导致服务中断的，在于保障服务的可持续性。
3.高性能集群(HP:High Performance)又叫科学运算集群:解决复杂的计算，组合起来的集群，一般要很大量的计算机组成。suse用的比较多
集群分别代表的软件
LB：负载均衡集群(LB:Load Banlancing)
lvs(Linux Virtual Serverlinux虚拟服务器)：提供更高的吞吐率、提供冗余、更灵活的实用性
lvs:ipvsadm(工作在用户空间)/(ipvs工作在内核空间)和iptables/netfilter类似
二、LVS
1、LVS的分类
a、Virtual Server via Network Address Translation（VS/NAT）
通过网络地址转换，调度器重写请求报文的目标地址，根据预设的调度算法，将请求分派给后端的真实服务器；真实服务器的响应报文通过调度器时，报文的源地址被重写，再返回给客户，完成整个负载调度过程。
nat类型的特性：
1、RS应用使用私有地址；RS的网关必须指向DIP；
2、请求和响应都要经过Director；高负载场景中，Director易成为性能瓶颈；
3、支持端口映射；
4、RS可以使用任意OS；
b、Virtual Server via IP Tunneling（VS/TUN）
采用NAT技术时，由于请求和响应报文都必须经过调度器地址重写，当客户请求越来越多时，调度器的处理能力将成为瓶颈。为了解决这个问题，调度器把请求报 文通过IP隧道转发至真实服务器，而真实服务器将响应直接返回给客户，所以调度器只处理请求报文。由于一般网络服务应答比请求报文大许多，采用 VS/TUN技术后，集群系统的最大吞吐量可以提高10倍。
tun类型的特性:
1、RIP、VIP、DIP全部是公网地址；
2、RS的网关不会也不可能指向DIP；
3、请求报文经由Director，但响应报文必须不能经过Director；
4、不支持端口映射；
5、RS的OS必须支持隧道功能；
c、Virtual Server via Direct Routing（VS/DR）
VS/DR通过改写请求报文的MAC地址，将请求发送到真实服务器，而真实服务器将响应直接返回给客户。同VS/TUN技术一样，VS/DR技术可极大地 提高集群系统的伸缩性。这种方法没有IP隧道的开销，对集群中的真实服务器也没有必须支持IP隧道协议的要求，但是要求调度器与真实服务器都有一块网卡连 在同一物理网段上。
dr类型的特性：
1、保证前端路由将目标地址为VIP的报文统统发往Directory，而不能是RS；
解决方案：
(1) 静态地址绑定：在前端路由器上操作
问题：未必有路由操作权限
(2) aprtables
(3) 修改RS上内核参数，将RS上的VIP配置在lo接口的别名上，并限制其不能响应对 VIP地址解析请求；
2、RS可以使用私有地址；但也可以使用公网地址，此时可通过互联网通过RIP对其直接访问；
3、RS跟Directory必须在同一物理网络中；
4、请求报文经由Director，但响应报文必须不能经过Director；
5、不支持端口映射；
6、RS可以是大多数常见的OS；
7、RS的网关绝不允许指向DIP；
3、LVS的调度算法
针对不同的网络服务需求和服务器配置，IPVS调度器实现了如下八种负载调度算法：
1）轮叫（Round Robin）
调度器通过"轮叫"调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上，它均等地对待每一台服务器，而不管服务器上实际的连接数和系统负载。
2）加权轮叫（Weighted Round Robin）
调度器通过"加权轮叫"调度算法根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求。这样可以保证处理能力强的服务器处理更多的访问流量。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。
3）最少链接（Least Connections）
调度器通过"最少连接"调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上。如果集群系统的真实服务器具有相近的系统性能，采用"最小连接"调度算法可以较好地均衡负载。
4）加权最少链接（Weighted Least Connections）
在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下，调度器采用"加权最少链接"调度算法优化负载均衡性能，具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。
5）基于局部性的最少链接（Locality-Based Least Connections）
"基于局部性的最少链接" 调度算法是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址最近使用的服务器，若该服务器 是可用的且没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器不存在，或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载，则用"最少链接"的原则选出一个可用的服务 器，将请求发送到该服务器。
6）带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication）
"带复制的基于局部性最少链接"调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统。它与LBLC算法的不同之处是它要维护从一个 目标IP地址到一组服务器的映射，而LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务 器组，按"最小连接"原则从服务器组中选出一台服务器，若服务器没有超载，将请求发送到该服务器，若服务器超载；则按"最小连接"原则从这个集群中选出一 台服务器，将该服务器加入到服务器组中，将请求发送到该服务器。同时，当该服务器组有一段时间没有被修改，将最忙的服务器从服务器组中删除，以降低复制的 程度。
7）目标地址散列（Destination Hashing）
"目标地址散列"调度算法根据请求的目标IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。
8）源地址散列（Source Hashing）
"源地址散列"调度算法根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。
4、LVS的四个ip地址
Director：负责调度集群的主机；也简称调度器、分发器
VIP：(Virtual IP address)Virtual IP 向外提供服务的IP；通常此IP绑定域名
DIP：(Director's IP address)与内部主机RIP通信的IP，在Director主机上
RIP：(Real IP address)RealServer IP；内部真正提供服务的主机
CIP：(Client computer's IP address)客户端IP
5、ipvsadm
在线帮助：http://linux.die.net/man/8/ipvsadm
1、定义集群服务格式：
1)、添加集群服务：
ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler]
[-p ] [-M netmask]
-A： 表示添加一个新的集群服务
-E： 编辑一个集群服务
-t： 表示tcp协议
-u： 表示udp协议
-f： 表示firewall-Mark,防火墙标记
service-address： 集群服务的IP地址，即VIP
-s 指定调度算法
-p 持久连接时长，如#ipvsadm -Lcn ，查看持久连接状态
-M 定义掩码
ipvsadm -D -t|u|f service-address 删除一个集群服务
ipvsadm -C 清空所有的规则
ipvsadm -R 重新载入规则
ipvsadm -S [-n] 保存规则
eg：
ipvsadm -A -t 192.168.1.110:80 -s rr
2、向集群服务添加RealServer规则：
1)、添加RealServer规则
ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address
[-g|i|m] [-w weight]
-a 添加一个新的realserver规则
-e 编辑realserver规则
-t tcp协议
-u udp协议
-f firewall-Mark，防火墙标记
service-address realserver的IP地址
-g 表示定义为LVS-DR模型
-i 表示定义为LVS-TUN模型
-m 表示定义为LVS-NAT模型
-w 定义权重，后面跟具体的权值
ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address --删除一个realserver
ipvsadm -L|l --查看定义的规则
eg：#ipvsadm -L -n
ipvsadm -Z [-t|u|f service-address] --清空计数器
eg:ipvsadm -a -t 192.168.1.110:80 -r 172.16.36.1:80 -m -w 1
ipvsadm -a -t 192.168.1.110:80 -r 172.16.36.2:80 -m -w 2
三、LVS-DR
实验拓扑图如下：
http://s3.运维网.com/wyfs02/M02/49/92/wKioL1QVL9WBmDIyAAFwXoCMvgY695.jpg
准备工作
关闭所有节点上的selinux和iptables
# setenforce 0
# iptables -F
# service iptables stop
# chkconfig iptables off
在RealServer上部署httpd服务并测试
# yum -y install httpd
# echo "RealServer1" > /var/www/html/index.html
# service httpd start
# yum -y install httpd
# echo "RealServer2" > /var/www/html/index.html
# service httpd start
测试httpd服务是否OK！
# curl http://localhost
RealServer1
# curl http://172.16.36.20
RealServer2
添加网关
route add -net 192.168.1.0/24 gw 172.16.36.1
route add -net 192.168.1.0/24 gw 172.16.36.1
在Director上部署ipvs服务并测试
开启转发功能
# echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
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添加一块网卡配置IP
# ifconfig eth1 172.16.36.1/16
#ifconfig | grep 'inet addr'
inet addr:192.168.1.118Bcast:192.168.1.255Mask:255.255.255.0
inet addr:172.16.36.1Bcast:172.16.255.255Mask:255.255.0.0
inet addr:127.0.0.1Mask:255.0.0.0
查看本机是否支持LVS，2.4.2后都支持了；然后安装ipvsadm
# grep -i "ip_vs" /boot/config-2.6.32-431.el6.x86_64
CONFIG_IP_VS=m
CONFIG_IP_VS_IPV6=y
# CONFIG_IP_VS_DEBUG is not set
CONFIG_IP_VS_TAB_BITS=12
CONFIG_IP_VS_PROTO_TCP=y #IPVS支持哪些集群服务
CONFIG_IP_VS_PROTO_UDP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_AH_ESP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_ESP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_AH=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_SCTP=y
CONFIG_IP_VS_RR=m #ipvs支持的十种调度算法
CONFIG_IP_VS_WRR=m
CONFIG_IP_VS_LC=m
CONFIG_IP_VS_WLC=m
CONFIG_IP_VS_LBLC=m
CONFIG_IP_VS_LBLCR=m
CONFIG_IP_VS_DH=m
CONFIG_IP_VS_SH=m
CONFIG_IP_VS_SED=m
CONFIG_IP_VS_NQ=m
CONFIG_IP_VS_FTP=m #支持代理ftp协议的
CONFIG_IP_VS_PE_SIP=m
# yum -y install ipvsadm
添加LVS
http://s3.运维网.com/wyfs02/M00/49/92/wKioL1QVMA6TMW4dAAJeI6_Q5OI900.jpg
永久保存LVS规则并恢复
第一种方法：
# service ipvsadm save
ipvsadm: Saving IPVS table to /etc/sysconfig/ipvsadm: [确定]
第二种方法：
# ipvsadm -S > /etc/sysconfig/ipvsadm.s1
模拟清空ipvsadm规则来恢复
# ipvsadm -C
# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
# ipvsadm -R < /etc/sysconfig/ipvsadm.s1
# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP192.168.1.118:80 wrr
-> 172.16.36.20:80 Masq 2 0 0
-> 172.16.36.10:80 Masq 1 0 0
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