高性能集群Linux Virtual ServerCL

发布时间：2022-12-16 12:53:53 所属栏目：Linux 来源：

导读：　　内容概要:

　　1,集群概念

　　2,LVS介绍

　　3,LVS实现

　　4,LVS高可用性

　　Cluster概念:

　　1,系统扩展方式:

　　Scale UP : 向上扩展,增强.

　　Scale Out : 向外扩展,增

　　内容概要:

　　1,集群概念

　　2,LVS介绍

　　3,LVS实现

　　4,LVS高可用性

　　Cluster概念:

　　1,系统扩展方式:

　　Scale UP : 向上扩展,增强.

　　Scale Out : 向外扩展,增加设备,调度分配问题,Cluster.

　　2,Cluster:

　　集群,为解决某个特定问题将多台计算机组合起来形成单个系统.

　　3,Linux Cluster 类型:

　　LB : Load Balancing , 负载均衡

　　HA : High Availiablity ,高可用 , SPOF(single point of failure)

　　MTBF : Mean Time Between Failure 平均无故障时间

　　MTTR : Mean Time To Restoration ( repair ) 平均恢复前时间

　　A = MTBF / (MTBF + MTTR )

　　HPC : High-performance computing , 高性能 ,排名可参考()

　　4,分布式系统:

　　分布式储存 : 云盘

　　分布式计算 : hadoop , Spark

　　Cluster分类:

　　LB Cluster 的实现;

　　硬件:

　　F5 Big-IP

　　Citrix Netscaler

　　A10 A10

　　软件:

　　lvs: Linux Virtual Server

　　nginx : 支持四层调度

　　haproxy : 支持四层调度

　　ats : apache traffic server , 由yahoo!捐助

　　perlbal : Perl 编写

　　pound

　　Cluster分类:

　　基于工作的协议层次划分 :

　　传输层(通用):DPORT

　　LVS:

　　nginx : stream

　　haproxy : mode tcp

　　应用层(专用): 针对特定协议,自定义的请求模型分类

　　proxy server :

　　http : nginx , httpd , haproxu(mode http) , ...

　　fastcgi : nginx , httpd , ...

　　mysql : mysql-proxy , ...

　　Cluster相关:

　　会话保持 : 负载均衡

　　(1) session sticky : 同一用户调度固定服务器

　　Source IP : LVS sh算法(对某一特定服务而言)

　　Cookie

　　(2)session replication : 每台服务器拥有全部session

　　session multicast cluster

　　(3) session server : 专门的session服务器

　　Memcached , Redis

　　HA集群实现方案:

　　keepalived : vrrp 协议

　　ais : 应用接口规范

　　heartbeat

　　cman + rgmanager(RHCS)

　　coresync_pacemaker

　　LVS介绍:

　　LVS: Linux Virtual Server , 负载调度器 , 集成内核

　　VS : Virtual Server , 负责调度

　　RS : Real Server , 负责真正提供服务

　　L4 : 四层路由器或交换机

　　工作原理: VS根据请求报文的目标IP和目标协议及端口将其调度转发至某RS,根据调度算法来挑选RS.

　　iptables/netfilter :

　　iptables : 用户空间的管理工具

　　netfilter : 内核空间上的框架

　　流入: PREROUTING --> INPUT

　　流出: OUTPUT --> POSTROUTING

　　转发: PREROUTING --> FORWARD --> POSTROUTING

　　DNAT: 目标地址转换

　　LVS集群体系结构:

　　我自己按照理解画的草图,网上有很多详细的(这是一个VS/NAT模式的)

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　　LVS概念:

　　lvs集群类型中的术语:

　　VS : Virtual Server , Director Server(DS)

　　Dispatcher(调度器) , Load Balancer

　　RS : Real Server(lvs) , upstream server(nginx)

　　backend server(haproxy)

　　CIP : Client IP

　　VIB : Virtual Server IP

　　RIP : Real Server IP

　　访问流程 : CIP VIP == DIP RIP

　　Lvs集群的类型:

　　lvs : ipvsadm/ipvs

　　ipvsadm : 用户空间的命令行工具 , 规则管理器

　　ipvs : 工作与内核空间的netfilter的INPUT钩子上的框架

　　lvs集群的类型:

　　lvs-nat : 修改请求报文的目标IP , 多目标IP的DNAT

　　lvs-dr : 操纵封装新的MAC地址

　　lvs-tun : 在原请求IP报文之外新加一个IP首部

　　lvs-fullnat : 修改请求报文的源IP和目标IP

　　Lvs-nat模式:

　　lvs-nat : 本质是多目标IP的DNAT , 通过将请求报文中的目标地址和目标端口修改为某挑出的RS的RIP和PORT实现转发.

　　(1) RIP和DIP必须在同一个IP网络 , 且应该使用私网地址 ; RS的网关要指向DIP

　　(2) 请求报文和相应报文都必须经由Director转发 , Director易于成为系统瓶颈

　　(3) 支持端口映射 , 可修改请求报文的目标PORT

　　(4) VS必须是Linux系统 , RS可以是任意OS系统

　　NAT模式IP包调度过程:

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　　LVS-DR模式:

　　LVS-DR : Direct Routing , 直接路由 , LVS默认模式 ,应用最广泛集群linux, 通过为请求报文重新封装一个MAC首部进行转发 , 源MAC是DIP所在的接口的MAC , 目标MAC是某挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址 ; 源IP/PORT , 以及目标IP/PORT均保持不变

　　Director和各RS都配置有VIP

　　(1) 确保前端路由器将目标IP为VIP的请求报文发往Director :

　　在前端网关做静态绑定VIP和Director的MAC地址

　　在RS上使用arptables工具

　　arptables -A IN -d $VIP -j DROP

　　arptables -A OUT -s $VIP -j mangle --mangle -ip-s $RIP

　　在RS上修改内核参数以限制arp通告及应答级别

　　arp_announce

　　arp_ignore

　　(2) RS的RIP可以使用私网地址 , 也可以是公网地址 ; RIP与DIP在同一IP网络 ; RIP的网关不能指向DIP , 以确保响应报文不会经由Director.

　　(3) 请求报文要经由Director , 但响应报文不经由Director , 由RS直接发往Client

　　(5) 不支持端口映射(端口不能修改)

　　(6) RS可以使用大多数OS系统

　　体系结构:

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　　DR模式IP包调度过程:

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　　lvs-tun模式:

　　lvs-tun:

　　转发方式 : 不修改请求报文的IP首部(源IP为CIP , 目标IP为VIP) , 而在原IP报文之外再封装一个IP首部(源IP是DIP,目标IP是RIP) , 将报文发往挑选出的目标RS ; RS直接响应给客户端(源IP是VIP , 目标IP是CIP)

　　(1) DIP , VIP , RIP 都应该是公网地址

　　(2) RS的网关不能 , 也不可能指向DIP

　　(3) 请求报文要经由Director , 但响应不能经由Director

　　(4) 不支持端口映射

　　(5) RS的OS必须支持隧道功能

　　vs/tun体系结构:

　　集群linux_linux集群高可用_集群linux

　　TUN模式IP包调度过程:

　　linux集群高可用_集群linux_集群linux

　　Lvs-fullnat模式:

　　lvs-fullnat : 通过同时修改请求报文的源IP地址和目标IP地址进行转发 ; CIP --> DIP , VIP --> RIP

　　(1) VIP是公网地址 , 但RIP和DIO是私网地址 , 且通常不在同一IP网络 ; 因此 , RIP的网关一般不会指向DIP

　　(2) RS收到的请求报文源地址是DIP , 因此 ,只需响应给DIP ; 但Director还要将其发往Client

　　(3) 请求和相应报文都经由Director

　　(4) 支持端口映射;

　　注意 : 此类型kernel默认不支持

　　总结:

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　　lvs-nat与lvs-fullnat : 请求和响应报文都经由Director

　　lvs-nat : RIP的网关要指向DIP

　　lvs-fullnat : RIP和DIP未必在同一IP网络 , 弹药可以通信

　　lvs-dr 与 lvs-tun : 请求报文要经由Director , 但响应报文由RS直接发往Client

　　lvs-dr : 通过封装新的MAC首部实现 , 通过MAC网络转发

　　lvs-tun : 通过在原IP报文外封装新IP头实现转发 , 支持远距离通信

（编辑：我爱制作网_沈阳站长网）

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