Cluster原理
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
lvs的四个ip地址
1)Virtual IP address(VIP):面向用户提供服务的地址
2)Real IP address(RIP):real server的ip地址
3)Director's IP address(DIP):director与real server连接的ip地址，DIP是配置在director上面
4)Client computer's IP address(CIP): 客户端地址
拓扑图： (ip4)web server1
[LVS] /
user(ip1)----(ip2)director(ip3)
(ip5)web server2
ip1表示CIP,ip2表示VIP,ip3表示DIP,ip4和ip5表示RIP
lvs的三个种类(或者三个模型)
1)NAT:Network address translation网络地址转换(LVS-NAT)--->目标地址转换
如何实现：
CIP-->VIP DIP-->RIP
Client------------->Director------------->Cluster node(server)
<------------- <-------------
CIP<--VIP DIP<--VIP
NAT模型一般承受5-6台server node
拓扑图：
(ip4)web server1
[LVS] /
user(ip1)----(ip2)director(ip3)
(ip5)web server2
请求的过程:user[S(CIP)D(VIP)]------>director[S(CIP)D(RIP)]----->web
涉及到目标地址转换(DNAT)
回复的过程:web----->director[S(RIP)D(CIP)]----->user[S(VIP)D(CIP)]
涉及到源地址转换(SNAT)
web server 的网关是指向director的DIP。
NAT模型的要求:集群节点必须在同一个网段当中，即DIP与RIP在同一个网段；RIP通常使用私有IP
地址，仅用于和DIP地址进行通信；director将处理在客户端与server之间的所有通信；server
必须把DIP设置为默认的网关；director可以实现端口映射，即VIP的端口和RIP的端口可以不一
样；server可以使用任意的操作系统；director所能支持的server的数量不多；
2)Direct routing:直接路由(LVS-DR)使用最多的模型，用于生产环境中
DR模式可以承受上百台server
拓扑图：
web server1
(RIP)-----> 虚拟一个VIP
/
user(CIP)------router--------switch----(VIP/DIP)director
(RIP)----> 虚拟一个VIP
web server2
请求的过程:user[S(CIP)D(VIP)]------>director[S(CIP)D(VIP)]----->web
回复的过程web------->user[S(VIP)D(CIP)]
DR模型中web server和director都有两个IP，server是RIP和VIP,每个server的VIP都一样，但是RIP
不一样。
DR模型的要求：server必须和director在同一个物理网络上；RIP可以使用公网地址，使用公网地址的好处
如果director出现故障，可以用dns的A记录来指向server的RIP；director仅处理发来的请求，响应的请求
将不在通过director；通常server的网关一定不能指向director；director不能做端口映射，server可以
使用任意的操作系统；director能支持大量的server；
3)IP tunneling:IP隧道(LVS-TUN)
拓扑图：
(RIP)web server1
/
user(CIP)------router--------network cloud----(VIP/DIP)director
(RIP)web server2
请求的过程:user[S(CIP)D(VIP)]------>director[S(DIP)D(RIP)]----->web
把源[S(CIP)D(VIP)]进行了封装成DIP
回复的过程：web[S(VIP)D(CIP)]----->user
把从director接受到的包解分装，发现源是director的VIP，目的是
user的CIP
TUN模型的要求：server和director在不同的网络上；RIP必须是公网IP地址；director只
需要处理传来的请求，同时响应的数据包一定不能经过director；director不能做端口映射；
只有支持IP隧道的操作系统才能是server
director的调度server的方法：
1）静态调度方法：fixed Scheduling Methods指director在选举server的时候不会考虑这个server当前
的连接的活动状态。
代表算法
RR(Round-robin)轮叫算法
WRR(Weighted round-robin)加权轮叫算法--->适合server的硬件不同和性能不同
DH(Destination hashing)目标地址哈希算法---->将同一个ip地址的请求发给同一个server，应 用的server为sqiud server 缓存服务器
SH(Source hashing)源地址哈希算法---->适合公司很多员工，然后自己上网的外接口有两个
2）动态调度方法：dynamic scheduling methods指director每选举server的时候会判断这个server当前连接
状态是不是很多，如果很多则排除在外，然后选择那些连接状态比较少的，如果连接状态都一样多，那就选择排在最上面的。
TCP连接 活动状态的标识是established并且有数据传输，非活动状态的标识是非established状态的连接，连接还没有断开，但是已经不在传输数据了。还有一种就是根本没有连接
代表算法
LC(Least-connection)最少连接数---->每当一个新的请求连接进来，director会查看每个 server上当前处于活动状态的个数和处于非活动状态的个数，计算方法 overhaed(当前的负载个数)=10(处于活动状态的个数)*256+10000(非活 动状态)，首先那个server的overhead个数少就选那个server，如果 server的overhead相同，那就选择排列在server列表的最上方的一个server。
WLC(Weight Least-connection)是最优算法，也是默认的算法，计算方法overhead/weight(权重)
SED(Shortst Expected Delay)最少期望延迟---->是WLC的改进算法，在算overhaed值的时候不考 虑非活动状态的值，计算方法overhaed=(n+1)*256/weight，n表示 活动的个数，weight表示权重。
NQ(Never Queue)从不排队---->对SED的算法的改进，先不管overhaed是多少，只要有server的连 接状态为0，则会给你一个连接个数。
LBLC(Locality-Based Least-Connection)基于本地的最少连接，是DH算法的动态调度。
LBLCR(Locality-Based Least-Connection with Replication Scheduing)带复制的基于本地的最 少连接，时候director后面接cache服务器的，在接后面的server
LVS的实验：NAT模式
拓扑图：
(ip4)web server1
[LVS] /
user(ip1)----(ip2)director(ip3) ====nfs(来共享文件)
/
(ip5)web server2
ip地址规划
保证web server的数据一致---->1.rsync实现文件级别的同步,效率不高
2.drbd基于主机的磁盘镜像，高可用集群中用到
3.share storage共享存储 a.DAS直接附加存储 b.NAS(nfs、 samba)文件服务 c.SAN存储区域网络，本身具有冗余
1.看内核是否支持ipvs
grep -i 'ip_vs' /boot/config-2.6.32-71.el6.i686
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
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_RR=m
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
2.拓扑规划ip
Client：
ip1(CIP)=192.168.1.1
Director：
ip2(VIP)=192.168.1.10 gw=192.168.1.1
ip3(DIP)=192.168.14.50
Web server1：
ip4(RIP)=192.168.14.51 gw=192.168.14.50
Web Server2:
ip5(RIP)=192.168.14.52 gw=192.168.14.50
3.Diretor的配置:
ifconfig eth0 192.168.1.10/24
ifconfig eth1 192.168.14.50
route add default gw 192.168.1.1
iptables -F
a)yum -y install ipvsadm
b)man ipvsadm
ipvsadm -D -t|u|f service-address 删除集群服务
ipvsadm -C 清空集群服务的
ipvsadm -R
ipvsadm -S [-n] 显示统计数据的
ipvsadm -d -t|u|f service-address -r server-address 从集群服务里面删除real server的
ipvsadm -L|l [options] 显示状态表或者查看
ipvsadm -Z [-t|u|f service-address] 清空计数器的
ipvsadm --set tcp tcpfin udp 设置超时时间
ipvsadm --start-daemon state [--mcast-interface interface]
[--syncid syncid]
ipvsadm --stop-daemon state
ipvsadm -h 帮助
1.定义一个集群服务：
ipvsadm -A|E -t|u|f service-address [-s scheduler]
[-p [timeout]] [-O] [-M netmask] 定义集群服务
解释：-A|E -A表示add，E表示修改
-t|u|f t(后面可接端口号)表示tcp协议，u(后面可接端口号)表示udp协议，f表示firewall-mark
service-address服务地址即director (VIP)
-s指明调度方法(默认是WLC)
eg：ipvsadm -A -t 192.168.1.112:80 -s rr
2.向此集群服务器添加RealServer
ipvsadm -a|e -t|u|f service-address -r server-address
[-g|i|m] [-w weight] [-x upper] [-y lower] 向集群服务添加real server的
解释：-a|e -A表示add，E表示修改
-t|u|f t(后面可接端口号)表示tcp协议，u(后面可接端口号)表示udp协议，f表示firewall-mark
service-address服务地址director
-r 指明real server的地址 server-address
[-g|i|m] g表示直接路由模型 i隧道模型 m表示nat模型 默认是-g DR模型
-w 表示权重 可以省略，省略表示1，选择这个之前你的算法可以支持权重
-x 连接的个数的上限
-y 连接的个数的下限
eg：ipvsadm -a -t 192.168.1.112:80 -r 192.168.14.51 -m -w 1
ipvsadm -a -t 192.168.1.112:80 -r 192.168.14.52 -m -w 2
c)设置转发
sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
or
sed -i '/net.ipv4.ip_forward/s/0/1/' /etc/sysctl.conf
sysctl -p
4.Web Server1的配置:
ifconfig eth0 192.168.14.51/24
route add default gw 192.168.14.50
a)yum -y install httpd
b)sed -i '$a ServerName 192.168.14.51:80' /etc/httpd/conf/httpd.conf
c)echo "this is web1 server" >> /var/www/html/index.html
d)service httpd restart
5.Web Server 的配置
ifconfig eth0 192.168.14.52/24
route add default gw 192.168.14.50
a)yum -y install httpd
b)sed -i '$a ServerName 192.168.14.52:80' /etc/httpd/conf/httpd.conf
c)echo "this is web2 server" >> /var/www/html/index.html
d)service httpd restart
LVS:DR模型
拓扑图：
web server1
(RIP)-----> 虚拟一个VIP
/
user(CIP)------router--------switch----(VIP/DIP)director
(RIP)----> 虚拟一个VIP
web server2
1.规划ip
Client：
CIP=172.16.1.1
director：
VIP=172.16.1.100---->eth0:1(虚拟的ip)
DIP=172.16.1.200--->eth0
web server1：
VIP=172.16.1.100(指向director的VIP) ---> lo:1 (虚拟的ip) gw可以不配置 配置一定不能指向director的DIP上面
RIP=172.16.1.10---->eth0
web server2：
VIP=172.16.1.100---> lo:1 (虚拟的ip) gw可以不配置 配置一定不能指向director的DIP上面
RIP=172.16.1.20---->eth0
director的配置：
ifconfig eth0 172.16.1.200/24
ifconfig eth0:1 172.16.1.100 broadcast 172.16.1.100 netmask 255.255.255.255 up
route add -host 172.16.1.100 dev eth0:1
yum -y install ipvsadm
ipvsadm -A -t 172.16.1.100:80 -s wlc
ipvsadm -a -t 172.16.1.100:80 -r 172.16.1.10 -w 2 -g
ipvsadm -a -t 172.16.1.100:80 -r 172.16.1.20 -w 2 -g
web server1的配置：
ifconfig eth0 172.16.1.10/24
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
ifconfig lo:1 172.16.1.100 broadcast 172.16.1.100 netmask 255.255.255.255 up
route add -host 172.16.1.100 dev lo:1
yum -y install httpd
sed -i '$a ServerName 172.16.1.10:80' /etc/httpd/conf/httpd.conf
echo "this is web1 server" >> /var/www/html/index.html
service httpd restart
web server2的配置：
ifconfig eth0 172.16.1.20/24
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
ifconfig lo:1 172.16.1.100 broadcast 172.16.1.100 netmask 255.255.255.255 up
route add -host 172.16.1.100 dev lo:1
yum -y install httpd
sed -i '$a ServerName 172.16.1.20:80' /etc/httpd/conf/httpd.conf
echo "this is web2 server" >> /var/www/html/index.html
service httpd restart
DR模型的脚本
Real(web) server script
vim /etc/init.d/real
##################
#!/bin/bash
#script to start lvs-dr web server
. /etc/rc.d/init.d/functions
read -p "please input a ip for set up real server VIP:" VIP
case "$1" in
start)
/sbin/ifconfig lo down
/sbin/ifconfig lo up
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
/sbin/ifconfig lo:1 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 up
/sbin/route add -host $VIP dev lo:1
;;
stop)
/sbin/ifconfig lo:1 down
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
;;
status)
islothere=`/sbin/ifconfig lo:1 | grep $VIP`
isrothere=`netstat -rn | grep "lo:1" | grep $VIP`
if [ ! "islothere" -o ! "isrothere" ];then
echo "LVS-DR real server Stopped."
else
echo "LVS-DR real server Running."
fi
;;
*)
echo " Usage: $0 (start|status|stop)"
exit 1
;;
esac
###########保存退出 +x
service real start|stop|status
director script
vim /etc/init.d/ipvs
######
#!/bin/bash
#script to start lvs-dr director server
. /etc/rc.d/init.d/functions
VIP=
RIP1=
RIP2=
PORT=80
case "$1" in
start)
/sbin/ifconfig eth0:1 $VIP broadcast $VIP netmask 255.255.255.255 up
/sbin/route add -host $VIP dev eth0:1
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
/sbin/iptables -F
/sbin/ipvsadm -C
ipvsadm -A -t $VIP:$PORT -s wlc
ipvsadm -a -t $VIP:$PORT -r $RIP1 -w 2 -g
ipvsadm -a -t $VIP:$PORT -r $RIP2 -w 2 -g
/bin/touch /var/lock/subsys/ipvsadm &> /dev/null
;;
stop)
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
/sbin/ipvsadm -C
/sbin/ifconfig eth0:1 down
/sbin/route del $VIP
/bin/rm -f /var/lock/subsys/ipvsadm
echo "ipvs is stopped...."
;;
status)
if [ ! -e /var/lock/subsys/ipvsadm ];then
echo "ipvsadm is stopped..."
else
echo "ipvsadm is running..."
ipvsadm -L -n
fi
;;
*)
echo "$0: Usage: $0 (start|status|stop)"
exit 1
;;
esac
######保存退出 +x
service ipvs start|stop|status