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集群和負載均衡的概念 |
| 發(fā)布時間: 2012/9/12 14:58:05 |
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集群(Cluster) 所謂集群是指一組獨立的計算機系統(tǒng)構(gòu)成的一個松耦合的多處理器系統(tǒng)，它們之間通過網(wǎng)絡實現(xiàn)進程間的通信。應用程序可以通過網(wǎng)絡共享內(nèi)存進行消息傳送，實現(xiàn)分布式計算機。 負載均衡(Load Balance) 網(wǎng)絡的負載均衡是一種動態(tài)均衡技術(shù)，通過一些工具實時地分析數(shù)據(jù)包，掌握網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)流量狀況，把任務合理均衡地分配出去。這種技術(shù)基于現(xiàn)有網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，提供了一種擴展服務器帶寬和增加服務器吞吐量的廉價有效的方法，加強了網(wǎng)絡數(shù)據(jù)處理能力，提高了網(wǎng)絡的靈活性和可用性。 特點 （1）高可靠性（HA）。利用集群管理軟件，當主服務器故障時，備份服務器能夠自動接管主服務器的工作，并及時切換過去，以實現(xiàn)對用戶的不間斷服務。 （2）高性能計算（HP）。即充分利用集群中的每一臺計算機的資源，實現(xiàn)復雜運算的并行處理，通常用于科學計算領(lǐng)域，比如基因分析、化學分析等。 （3）負載平衡。即把負載壓力根據(jù)某種算法合理分配到集群中的每一臺計算機上，以減輕主服務器的壓力，降低對主服務器的硬件和軟件要求。 LVS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特點 1. Linux Virtual Server：簡稱LVS。是由中國一個Linux程序員章文嵩博士發(fā)起和領(lǐng)導的，基于Linux系統(tǒng)的服務器集群解決方案，其實現(xiàn)目標是創(chuàng)建一個具有良好的擴展性、高可靠性、高性能和高可用性的體系。許多商業(yè)的集群產(chǎn)品，比如RedHat的Piranha、 Turbo Linux公司的Turbo Cluster等，都是基于LVS的核心代碼的。 2. 體系結(jié)構(gòu)：使用LVS架設的服務器集群系統(tǒng)從體系結(jié)構(gòu)上看是透明的，最終用戶只感覺到一個虛擬服務器。物理服務器之間可以通過高速的 LAN或分布在各地的WAN相連。最前端是負載均衡器，它負責將各種服務請求分發(fā)給后面的物理服務器，讓整個集群表現(xiàn)得像一個服務于同一IP地址的虛擬服務器。 3. LVS的三種模式工作原理和優(yōu)缺點： Linux Virtual Server主要是在負載均衡器上實現(xiàn)的，負載均衡器是一臺加了 LVS Patch的2．2．x版內(nèi)核的Linux系統(tǒng)。LVS Patch可以通過重新編譯內(nèi)核的方法加入內(nèi)核，也可以當作一個動態(tài)的模塊插入現(xiàn)在的內(nèi)核中。 負載均衡器可以運行在以下三種模式下： （1）Virtual Server via NAT（VS-NAT）：用地址翻譯實現(xiàn)虛擬服務器。地址轉(zhuǎn)換器有能被外界訪問到的合法IP地址，它修改來自專有網(wǎng)絡的流出包的地址。外界看起來包是來自地址轉(zhuǎn)換器本身，當外界包送到轉(zhuǎn)換器時，它能判斷出應該將包送到內(nèi)部網(wǎng)的哪個節(jié)點。優(yōu)點是節(jié)省IP 地址，能對內(nèi)部進行偽裝；缺點是效率低，因為返回給請求方的流量經(jīng)過轉(zhuǎn)換器。 （2）Virtual Server via IP Tunneling （VS-TUN）：用IP隧道技術(shù)實現(xiàn)虛擬服務器。這種方式是在集群的節(jié)點不在同一個網(wǎng)段時可用的轉(zhuǎn)發(fā)機制，是將IP包封裝在其他網(wǎng)絡流量中的方法。為了安全的考慮，應該使用隧道技術(shù)中的VPN，也可使用租用專線。 集群所能提供的服務是基于TCP/IP的Web服務、Mail服務、News服務、DNS服務、Proxy服務器等等． （3）Virtual Server via Direct Routing（VS-DR）：用直接路由技術(shù)實現(xiàn)虛擬服務器。當參與集群的計算機和作為控制管理的計算機在同一個網(wǎng)段時可以用此法，控制管理的計算機接收到請求包時直接送到參與集群的節(jié)點。優(yōu)點是返回給客戶的流量不經(jīng)過控制主機，速度快開銷少。 以四臺服務器為例實現(xiàn)負載均衡： 安裝配置LVS 1. 安裝前準備： （1）首先說明，LVS并不要求集群中的服務器規(guī)格劃一，相反，可以根據(jù)服務器的不同配置和負載狀況，調(diào)整負載分配策略，充分利用集群環(huán)境中的每一臺服務器。如下表： Srv Eth0 Eth0：0 Eth1 Eth1：0 vs1 10.0.0.1 10.0.0.2 192.168.10.1 192.168.10.254 vsbak 10.0.0.3 192.168.10.102 real1 192.168.10.100 real2 192.168.10.101 其中，10.0.0.2是允許用戶訪問的IP。 （2）這4臺服務器中，vs1作為虛擬服務器（即負載平衡服務器），負責將用戶的訪問請求轉(zhuǎn)發(fā)到集群內(nèi)部的real1，real2，然后由real1，real2分別處理。 Client為客戶端測試機器，可以為任意操作系統(tǒng)。 （3）所有OS為redhat6.2，其中vs1 和vsbak 的核心是2.2.19， 而且patch過ipvs的包， 所有real server的Subnet mask 都是24位， vs1和vsbak 的10.0.0. 網(wǎng)段是24 位。 2.理解LVS中的相關(guān)術(shù)語 （1） ipvsadm ：ipvsadm是LVS的一個用戶界面。在負載均衡器上編譯、安裝ipvsadm。 （2） 調(diào)度算法： LVS的負載均衡器有以下幾種調(diào)度規(guī)則：Round-robin，簡稱rr；weighted Round-robin，簡稱wrr；每個新的連接被輪流指派到每個物理服務器。Least-connected，簡稱lc；weighted Least-connected，簡稱wlc，每個新的連接被分配到負擔最小的服務器。 （3） Persistent client connection，簡稱pcc，（持續(xù)的客戶端連接，內(nèi)核2.2.10版以后才支持）。所有來自同一個IP的客戶端將一直連接到同一個物理服務器。超時時間被設置為360秒。Pcc是為https和cookie服務設置的。在這處調(diào)度規(guī)則下，第一次連接后，所有以后來自相同客戶端的連接（包括來自其它端口）將會發(fā)送到相同的物理服務器。但這也會帶來一個問題，因為大約有25％的Internet 可能具有相同的IP地址。 （4） Persistent port connection調(diào)度算法：在內(nèi)核2．2．12版以后，pcc功能已從一個調(diào)度算法（你可以選擇不同的調(diào)度算法：rr、wrr、lc、wlc、pcc）演變成為了一個開關(guān)選項（你可以讓rr、 wrr、lc、wlc具備pcc的屬性）。在設置時，如果你沒有選擇調(diào)度算法時，ipvsadm將默認為wlc算法。 在Persistent port connection(ppc)算法下，連接的指派是基于端口的，例如，來自相同終端的80端口與443端口的請求，將被分配到不同的物理服務器上。不幸的是，如果你需要在的網(wǎng)站上采用cookies時將出問題，因為http是使用80端口，然而cookies需要使用443端口，這種方法下，很可能會出現(xiàn)cookies不正常的情況。 （5）Load Node Feature of Linux Director：讓Load balancer 也可以處理users 請求。 （6）IPVS connection synchronization。 （7）ARP Problem of LVS/TUN and LVS/DR：這個問題只在LVS/DR，LVS/TUN 時存在。 3. 配置實例 （1） 需要的軟件包和包的安裝： I． piranha-gui-0．4．12-2*．rpm (GUI接口cluster設定工具)； II． piranha-0．4．12-2*．rpm； III． ipchains-1．3．9-6lp*．rpm (架設NAT)。 取得套件或mount到光盤，進入RPMS目錄進行安裝: # rpm -Uvh piranha* # rpm -Uvh ipchains* （2） real server群： 真正提供服務的server(如web server)，在NAT形式下是以內(nèi)部虛擬網(wǎng)域的形式，設定如同一般虛擬網(wǎng)域中Client端使用網(wǎng)域：192.168.10.0/24 架設方式同一般使用虛擬IP之局域網(wǎng)絡。 a. 設網(wǎng)卡IP real1 ：192.168.10.100/24 real2 ：192.168.10.101/24 b.每臺server均將default gateway指向192.168.10.254。 192.168.10.254為該網(wǎng)域唯一對外之信道，設定在virtual server上，使該網(wǎng)域進出均需通過virtual server 。 c.每臺server均開啟httpd功能供web server服務，可以在各real server上放置不同內(nèi)容之網(wǎng)頁，可由瀏覽器觀察其對各real server讀取網(wǎng)頁的情形。 d.每臺server都開啟rstatd、sshd、rwalld、ruser、rsh、rsync，并且從Vserver上面拿到相同的lvs.conf文件。 （3） virtual server： 作用在導引封包的對外主機，專職負責封包的轉(zhuǎn)送，不提供服務，但因為在NAT型式下必須對進出封包進行改寫，所以負擔亦重。 a.IP設置： 對外eth0：IP：10.0.0.1 eth0：0 ：10.0.0.2 對內(nèi)eth1：192.168.10.1 eth1：0 ：192.168.10.254 NAT形式下僅virtual server有真實IP，real server群則為透過virtual server． b.設定NAT功能 # echo 1 >; /proc/sys/net/ipv4/ip_forward # echo 1 >; /proc/sys/net/ipv4/ip_always_defrag # ipchains -P forward MASQ c.設定piranha 進入X-window中 (也可以直接編輯/etc/lvs.cf ) a).執(zhí)行面板系統(tǒng)piranha b)．設定“整體配置”(Global Settings) 主LVS服務器主機IP：10.0.0.2， 選定網(wǎng)絡地址翻譯(預設) NAT路徑名稱： 192.168.10.254， NAT 路徑裝置： eth1：0 c)．設定虛擬服務器(Virtual Servers) 添加編輯虛擬服務器部分：(Virtual Server)名稱：(任意取名)；應用：http；協(xié)議： tcp；連接：80；地址：10.0……0.2；裝置：eth0：0； 重入時間：180 (預設)；服務延時：10 (預設)；加載監(jiān)控工具：ruptime (預設)；調(diào)度策略：Weighted least-connections； 持續(xù)性：0 (預設)； 持續(xù)性屏蔽： 255.255.255.255 (預設)； 按下激活：實時服務器部分：(Real Servers)； 添加編輯：名字：(任意取名)； 地址： 192.168.10.100； 權(quán)重：1 (預設) 按下激活 另一架real server同上，地址：192.168.10.101。 d). 控制/監(jiān)控(Controls/Monitoring) 控制：piranha功能的激活與停止，上述內(nèi)容設定完成后即可按開始鍵激活piranha．監(jiān)控器：顯示ipvsadm設定之routing table內(nèi)容 可立即更新或定時更新。 （4）備援主機的設定(HA) 單一virtual server的cluster架構(gòu)virtual server 負擔較大，提供另一主機擔任備援，可避免virtual server的故障而使對外服務工作終止；備份主機隨時處于預備狀態(tài)與virtual server相互偵測 a.備份主機： eth0： IP 10.0.0.3 eth1： IP 192.168.10.102 同樣需安裝piranha，ipvsadm，ipchains等套件 b.開啟NAT功能(同上面所述)。 c.在virtual server(10.0.0.2)主機上設定。 a)．執(zhí)行piranha冗余度 ； b)．按下“激活冗余度”； 冗余LVS服務器IP： 10.0.0.3；HEARTBEAT間隔(秒數(shù))： 2 (預設) 假定在…秒后進入DEAD狀態(tài)： 5 (預設)； HEARTBEAT連接埠： 539 (預設) c)．按下“套用”； d)．至“控制/監(jiān)控”頁，按下“在當前執(zhí)行層添加PULSE DEAMON” ，按下“開始”； e)．在監(jiān)控器按下“自動更新”，這樣可由窗口中看到ipvsadm所設定的routing table，并且動態(tài)顯示real server聯(lián)機情形，若real server故障，該主機亦會從監(jiān)視窗口中消失。 d.激活備份主機之pulse daemon （執(zhí)行# /etc/rc.d/init.d/pulse start）。 至此，HA功能已經(jīng)激活，備份主機及virtual server由pulse daemon定時相互探詢，一但virtual server故障，備份主機立刻激活代替；至virtual server 正常上線后隨即將工作交還virtual server。 LVS測試 經(jīng)過了上面的配置步驟，現(xiàn)在可以測試LVS了，步驟如下： 1. 分別在vs1，real1，real2上運行/etc/lvs/rc.lvs_dr。注意，real1，real2上面的/etc/lvs 目錄是vs2輸出的。如果您的NFS配置沒有成功，也可以把vs1上/etc/lvs/rc.lvs_dr復制到real1，real2上，然后分別運行。確保real1，real2上面的apache已經(jīng)啟動并且允許telnet。 2. 測試Telnet：從client運行telnet 10.0.0.2， 如果登錄后看到如下輸出就說明集群已經(jīng)開始工作了：（假設以guest用戶身份登錄） [guest@real1 guest]$——說明已經(jīng)登錄到服務器real1上。 再開啟一個telnet窗口，登錄后會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)提示變?yōu)椋?br /> [guest@real2 guest]$——說明已經(jīng)登錄到服務器real2上。 3. 測試http：從client運行iexplore [url]http://10.0.0.2[/url] 因為在real1 和real2 上面的測試頁不同，所以登錄幾次之后，顯示出的頁面也會有所不同，這樣說明real server 已經(jīng)在正常工作了。 億恩科技prubsntakaful.com 如有意者 聯(lián)系海洋QQ1359731023 電話0371-63322216 本文出自：億恩科技【prubsntakaful.com】 |
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