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集群的概述和分类和负载均衡集群

news 2025/9/30 10:44:11

集群的概述

分布式：由多台机器共同完成同一项任务的服务器构架方式

集群的分类

负载均衡：多台机器完成同一类任务；对外表现为一个整体
高可用性
高性能计算

性能扩展方式

垂直扩展：增加服务器硬件性能
水平扩展：增加服务器数量负载

负载均衡性集群

硬件：硬件负载均衡服务器（OSI模型的2,4,7层）
软件：LVS（Linux Virtual Server）：通过匹配ip地址和端口来决定数据包的处理方案

OSI中层级划分

应用层负载（七层）：nginx（默认支持七层，可通过特殊模块支持4层），通过拦截请求实现负载均衡，共有两次TCP连接
传输层负载（四层）：LVS（默认支持4层），通过转发请求实现负载均衡，共一次TCP连接
链路层负载（二层）：智能交换机，服务器——包含动态聚合（LACP协议）

实例：多级负载：高并发场景
           一级：LVS
           二级：Nginx Nginx
           真实服务器：httpd httpd httpd httpd

集群规则的增删改查

创建

语法：ipvsadm -A -t ip:port -s rr或ipvsadm -a -t ip:port -r ip1:port1 -m

选项：

-A：添加一个集群规则
-t：过滤数据包的条件，匹配数据包的传输协议是否是tcp
ip:port：过滤数据包的条件，匹配数据包的包头信息，即目标ip和目标port
-s rr：指定符合条件数据包的调度算法
-a：向已存在的集群规则中添加真实服务器列表
-r：指定真实服务器的ip和port
-m：LVS软件的工作模式（-m：NAT模式）

查看

语法：ipvsadm -ln

选项：

-l：列出
-n：数字化显示代码

删除

语法：ipvsadm -D -t ip:port或ipvsadm -d -t ip:port -r ip1:port1

选项：

-D：删除整个集群
-d：删除集群内的指定真实服务器

修改

语法：ipvsadm -E -t ip:port -s wrr -p 300或ipvsadm -e -t ip:port -r ip1:port1 -m -w n（数字）

选项：

-E：修改集群信息，列出算法类型
-p：持久化连接
-e：修改集群中真实服务器的信息，如权重比例

规则保存和还原

ipvsadm-save -n > filename：另存为，切记要使用-n选项进行保存
ipvsadm-restore < filename：还原

开启自启动集群规则

vim /etc/rc.d/rc.localipvsadm-restore < filename#记得添加执行权限
chmod +x /etc/rc.d/rc.local

防火墙服务

注：不管是ipvsadm还是iptables都是包过滤机制

开启时自动加载规则配置文件，加载到内存中使其生效（让内核中的防火墙函数能够识别到）
手动写的规则也是写入内存空间，服务即便不启动也会被内核中的防火墙函数识别到

1.丢弃数据包

#禁止icpm协议访问
[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -p icmp -j DROP-A：追加规则
INPUT：入站时执行
-p：指定协议
-j：匹配规则后执行的动作

2.拒绝数据包

#清空防火墙规则
[root@localhost ~]# iptables -F
#拒绝icmp数据包
[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -p icmp -j REJECT

3.放行数据包

#放行icmp数据包
[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -p icmp -j ACCEPT

扩展——名词解释

Session（会话）：是服务器端用于跟踪用户状态的机制，确保用户在多次请求中保持连续性，即持久化连接
Cookie ：是服务器发送到客户端，客户端在后续请求中自动携带 Cookie，帮助服务器识别用户身份，不必再次登录验证

实验：Nginx和LVS负载效果对比实验

拓扑结构

一台测试机（3.130），一台调度器（+路由器）（3.140,4.140），两台真实服务器（httpd）（4.150,4.160），共享存储服务器（4.170）

1.准备工作

类型	ip	服务	虚拟ip
测试机	192.168.3.130	curl,浏览器	无
调度器+路由器	192.168.3.140 192.168.4.140	LVS（IPVS），Nginx	192.168.3.140
真实服务器1	192.168.4.150	httpd	无
真实服务器2	192.168.4.160	httpd	无
共享存储服务器	192.168.4.170	NFS	无

2.构建共享存储

4.170

# 创建共享目录
$ mkdir /data/www -p
# 安装RPCbind和NFS服务
$ dnf -y install rpcbind nfs-utils
# 编写共享配置文件，设置共享目录，共享对象，共享权限，映射关系，同步方式
$ vim /etc/exports
/data/www 192.168.4.0/24(rw,all_squash,sync)
$ chown nobody:nobody /data/www
# 启动服务
$ systemctl enable --now rpcbind
$ systemctl enable --now nfs-server

3.构建web服务

4.150,4.160

# 分别在两台web服务器上进行httpd软件的安装和共享存储的挂载
$ dnf -y install httpd
$ mount 192.168.4.170:/data/www /var/www/html
# 为两个web服务器创建各自专属的首页文件
$ echo "web server 130..." >> /var/www/html/index130.html
$ echo "web server 140..." >> /var/www/html/index140.html
# 分别修改两个web服务器配置文件的DirectoryIndex选项绑定各自的首页文件
130主机绑定index130.html
140主机绑定index140.html
# 启动服务
$ systemctl enable --now httpd

4.构建代理服务器

3.140——记得开启路由转发功能

[root@localhost ~]# dnf -y install nginx
[root@localhost ~]# vi /etc/nginx/nginx.conf
upstream apache {server 192.168.4.150;server 192.168.4.160;}server {location / {proxy_pass http://apache;}[root@localhost ~]# systemctl enable --now nginx

5.测试nginx负载效果

在测试机（3.130）上访问nginx代理服务器

总结：nginx负载均衡是通过拦截测试机的http请求实现的，拦截后再通过本地ip地址访问apache服务器，共经过了两次tcp连接

6.构建LVS负载服务器

3.140

# LVS 分为内核空间的IPVS模块和用户空间的ipvsadm命令，IPVS模块是内核的一部分不需要安
装，只需要验证是否启用即可；ipvsadm命令则需安装才能使用
# 验证IPVS模块是否启用
$ grep -i "ip_vs" /boot/config-5.14.0-427.13.1.el9_4.x86_64 
# 安装ipvsadm命令
$ dnf -y install ipvsadm[root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 192.168.3.140:80 -s rr
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.3.140:80 -r 192.168.4.150:80 -m
[root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.3.140:80 -r 192.168.4.160:80 -m
[root@localhost ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.3.140:80 rr-> 192.168.4.150:80             Masq    1      0          0         -> 192.168.4.160:80             Masq    1      0          0         
[root@localhost ~]#

3.130测试