集群入门简析及LB下LVS详解

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集群入门简析  
【Cluster : 集群】
        通过调度器 组合了多台主机，完成同一个任务的组合。
         （集群的节点至少要有三个（奇数个））

【三种类型的集群】
        LB：load Balancing 负载均衡集群
             目的：提高处理能力（一次能处理多少进程）
               
        HA： high availability 高可用集群
             目的： 增加服务可用性的（在线时长）
             （可用性：在线time/(在线time+故障处理time)）
      
         HP： high perfomance  高性能集群（超级计算机）
             目的：  处理复杂问题， 海量数据和大任务
                  并行处理集群
                      分布式文件系统
                      将大任务分隔为小任务，分别进行处理的机制
  
【数据存储方式】
             DAS Direct Attached Storage    直接附加存储
             NAS network Attached Storage)   网络附加存储

    ##########################   LB  集群  ################################
   概念：
        在多个提供了相同能力的主机前端提供一个分发器接受用户请求，根据某种方式或策
        略将用户请求分发到后端多台主机的集群类型，为了提供完善的工作能力，还为后端
        主机做健康检查机制， 将客户请求转发到后端主机的标准是负载均衡器上的调度算法

   常见的负载均衡器设备
         【硬件负载均衡设备】Hardware
                 F5:  BIG   IP
                 Citrix: Netscaler
                 A10
          【软件负载均衡设备】Software
                  四层：
                       LVS       工作性能好，   
                  七层：（反向代理）操作性能好，工作性能略低
                          Nginx
                                主要场景：  http, smtp, pop3 imap
                          Haproxy
                                 主要场景： http, tcp (mysql,smtp)

#############################  LVS  ##################################
【LVS 相关的介绍】
LVS 是个负载均衡设备，它不提供任何服务，用户请求的时候只是将其转发到后端真正提  
了该服务的服务器（这里称之为realserver）
*iptables/netfilter 不能和LVS 同时使用*

     LVS：
              Ipvsadm : 管理集群服务的命令行工具   工作在“用户空间”
               Ipvs : 内核模块 （工作在内核）
        微观工作剖析：
              在用户空间使用ipvsadm写下规则，直接送给工作在内核的ipvs,ipvs工作在     
              INPUT链上， LVA监听在这个链上，一旦发现是集群请求，强行送到
              FORWORD上
   
集群涉及到的IP   
      VIP ： Directory用来向客户端提供服务的IP
      RIP :  realserver 的IP
      DIP :  面向其他realserver提供服务的接口的IP
      CIP ：客户端的IP

-  【LVS  的三种类型】
           LVS-NAT 地址转换    LVS-DR 直接路由        LVS-TUN  隧道
                 

########################  详解LVS的三种类型  ###########################
【NAT】
工作机制：
     C端请求，交由director，根据请求发送到RS,之后数据又从director返回给C端
   
      核心点：
          1，集群节点和director在同以个IP网络中
          2，RIP是私有地址，只能和DIP通信
      3，director位于S端和C端之间，并负责处理进出的所有数据
      4，RIP必须将网关指向DIP
      5，directory支持端口映射
      6，realserver任何类型的操作系统
      7，较大规模应用场景中director易成为系统瓶颈


【DR】
工作机制：
      C端请求，交由director，其通过调度算法得出要交给RS，RS直接将数据响应给C端
   核心点：
      1，各集群节点director必须在同一个物理网络中
  2，RIP地址可以不是私有地址，（使用公有地址，可实现便携远程管理和监控）
      3，director 值提供入站请求，响应报文 则由realserver直接发往客户端
      4，realserver不能将网关指向DIP
      5，director 不支持端口映射
      6，大多数操作系统可以用在realserver (因为要求必须做到能隐藏vip)
      7，DR模型的Director能够处理比NAT模型多的多的请求


【TUN】
  工作机制：
  TUN模型和DR模型相类似，但是TUN中DIP和RIP可以不在同一网络中， DIP-->VIP  基于隧道来传输，在数据包外层额外封装了S:DIP D :RIP 的地址
   核心点：
  1，各集群节点可以跨越internet
  2，RIP必须是公网地址
  3，directoer 只处理进站请求，响应报文 则由realserver直接发往客户端
  4，响应报文一定不能通过director
  5，只有支持隧道协议的OS才能用于realserver
  6，不支持端口映射


####################   LVS调度方法：  ##########################
  静态（固定）调度
        rr     :轮询
        wrr   ：加权轮询（weight）--
        sh    :源地址hash  source hsash （用于会话绑定session affinity）
        --
        dh  :目标地址hash （将同一个IP地址的请求发给同一个server）
               调度的时候不考虑后台服务器是空闲的还是繁忙的
            （不考虑后台服务器已经建立的活动链接和非活动链接）     
    链接已经建立数据正在传输：活动链接active）
                  数据输出完毕，链接还没断开：非活动链接inactive）   

动态调度
      lc  :least-connection 最少链接  
           （考虑链接数目的多少，不考虑性能）
               算法：active*256+inactive （谁小选谁）

      wlc： 加权最少链接 （默认方法）                  
              算法: (active*256+inactive)/weight  
     sed:   最少期望延迟
             算法：(active+1)*256)/weight           
     nq:   永不排队              
     LBLC: 基于本地的最少链接
     LBLCR: 基于本地的带复制功能的最少链接

######################  ipvsadm 命令的使用 ################################
ipvsadm
       1，管理集群服务
            添加 -A -t|u|f service-address [-s scheduler调度方法默认wlc] [-p [timeout]]
                   -t TCP协议的集群
                   -u UDP协议的集群
                   service-address: IP:PORT
                   -f firewallmark 防火墙标记（FWM）
                   service-address: Mark Number
           修改 -E
           删除 -D
                   -D -t|u|f service-address
   
       2，管理集群服务中的RS
             添加 -a -t|u|f service-address -r server-add [-g|i|m] [-w weight]
                   -t|u|f service-address: 事先定义好的某集群服务
                 r server-add  某RS的地址 在NAT模型中，可使用IP:PORT端口映射
                                            
                  [-g|i|m]  LVS模型
                       -g : DR
                       -i ；TUN
                       -m : NAT  (默认DR)
                 [-w weight] ： 定义服务器权重
              修改 -e
              删除 -d  -t|u|f service-address -r server-add
               例子：#ipvsadm -a -t 172.16.21.1:80 -r 192.168.12.2 -m
              
         3， 查看
               -L|l|--list
                     -n     数字格式显示主机地址和端口
                    --stats  显示统计信息
                    --rate    用来显示速率  CPS 每秒连接数  
                    --timeout  tcp，udp,tcpfin的超时时间显示
                    -c 显示链接状态（有多少客户端链接进来了）           
        4，删除所有集群服务
                  -C： 清除ipvs规则
                  -Z： 清空数据  
        5，保存规则  servicr ipvsadm save
                    -S   例子;#ipvsadm -S >/path/to/somefile
        6，载入此前的规则
                     -R    例子：#ipvsadm -r