负载均衡搭建服务器集群架构
一、背景描述
随着互联网应用的快速发展，单台服务器已经无法满足高并发、高可用性和高可靠性的需求，为了应对这一挑战，企业通常采用负载均衡技术来分配流量，提高系统的响应能力和稳定性，本文将详细介绍如何使用LVS（Linux Virtual Server）搭建一个高性能、高可用的服务器集群架构。
二、负载均衡群集的原理
负载均衡的基本概念
负载均衡（Load Balancing）是一种通过算法将客户端请求均匀分配到多台服务器上的技术，以优化资源使用，最大化系统吞吐量，最小化响应时间，并避免单点故障。
负载均衡的工作模式
2.1 NAT模式
原理：负载调度器作为所有服务器节点的网关，对外部客户机隐藏了真实服务器的结构。
特点：安全性高，但性能和可扩展性较差，适用于节点数较少的场景。
2.2 TUN模式
原理：采用开放式的网络结构，各节点通过各自的Internet连接直接回应客户机，而不再经过负载调度器。
特点：性能较高，但需要隧道支持，适用于节点数较多的场景。
2.3 DR模式
原理：负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道。
特点：性能最高，但不能跨越LAN，适用于节点数非常多的场景。
负载均衡的调度算法
3.1 轮询（Round Robin）
原理：将收到的访问请求按照顺序轮流分配给群集中的各节点（真实服务器）。
特点：均等地对待每一台服务器，而不管服务器实际的连接数和系统负载。
3.2 加权轮询（Weighted Round Robin）
原理：根据真实服务器的处理能力轮流分配收到的访问请求。
特点：处理能力强的服务器承担更多的访问流量。
3.3 最少连接（Least Connections）
原理：将收到的访问请求优先分配给连接数最少的节点。
特点：适用于各节点性能相似的情况。
3.4 加权最少连接（Weighted Least Connections）
原理：在服务器节点的性能差异较大的情况下，为真实服务器自动调整权重。
特点：权重较高的节点将承担更大比例的活动连接负载。
三、LVS虚拟服务器
LVS简介
LVS（Linux Virtual Server）是Linux内核中的一个负载均衡解决方案，由章文嵩博士于1998年5月创建，它提供了三种负载均衡工作模式（NAT、TUN和DR），以及多种负载调度算法（如轮询、加权轮询、最少连接和加权最少连接）。
LVS的组成部分
2.1 ipvs模块
功能：实现负载均衡的核心模块，负责数据包的处理和转发。
配置：通过加载ipvs.ko模块进行配置。
2.2 ipvsadm工具
功能：用于配置、管理和监控LVS服务器。
常用命令：ipvsadm -A（添加虚拟服务器）、ipvsadm -D（删除虚拟服务器）、ipvsadm -C（清除所有配置）。
四、实验环境与拓扑图
实验环境
硬件设备：VMware软件模拟的虚拟机环境。
操作系统：CentOS7。
服务器角色：一台LVS网关（双网卡），两台Apache服务器，一台NFS存储服务器，一台Win10客户端。
实验拓扑图
+------------+ +---------+
| WIN10 | LVS GW |
| Client | (eth0) |
+------------+ +---------+ |
eth1 |
\ |
\ +-------------+
\ | Apache1 (192.168.2.214) |
\ +-------------+
/ | Apache2 (192.168.2.215) |
/ +-------------+
+----------------+ | \ |
| NFS |<--------------------->----> \ |
| Storage | \ | \
+----------------+ \ +-------------+ |
\ | \
/ +-------------+ |
/ | NFS Client (192.168.2.218) |
+---------+ +-------------+ |
| CentOS7 |<-----------------------+ |
+---------+ |
五、搭建步骤
配置NFS存储服务器
1.1 安装NFS服务
yum install nfs-utils -y systemctl enable nfs-server systemctl start nfs-server
1.2 配置共享目录
编辑/etc/exports文件，添加以下内容：
/opt/nfs 192.168.2.0/24(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)
1.3 启动NFS服务并检查状态
exportfs -r systemctl status nfs-server
配置LVS网关服务器
2.1 安装ipvsadm工具
yum install ipvsadm -y
2.2 配置LVS虚拟服务器
ipvsadm -A -t 192.168.2.218:80 -s rr ipvsadm -a -t 192.168.2.218:80 -r 192.168.2.214:80 -m ipvsadm -a -t 192.168.2.218:80 -r 192.168.2.215:80 -m
2.3 配置iptables规则
iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 80 -j UNATCH iptables -t nat -A POSTROUTING -j MASQUERADE iptables -A FORWARD -p tcp -d 192.168.2.214 --dport 80 -j ACCEPT iptables -A FORWARD -p tcp -d 192.168.2.215 --dport 80 -j ACCEPT
配置Apache服务器
3.1 安装Apache服务
yum install httpd -y systemctl enable httpd systemctl start httpd
3.2 配置虚拟主机
编辑/etc/httpd/conf/httpd.conf文件，添加以下内容：
<VirtualHost *:80>
DocumentRoot "/var/www/html"
ServerName 192.168.2.214
</VirtualHost>
<VirtualHost *:80>
DocumentRoot "/var/www/html"
ServerName 192.168.2.215
</VirtualHost>
3.3 启动Apache服务并检查状态
systemctl restart httpd systemctl status httpd
配置Win10客户端
4.1 修改hosts文件
在C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts文件中添加以下内容：
192、168.2.218 www.example.com
4.2 测试访问
打开浏览器，访问[http://www.example.com](http://www.example.com)，观察是否能够正常访问网站，并通过不同刷新验证负载均衡效果。
六、注意事项与归纳
注意事项
1.1 确保网络连通性
在配置过程中，确保各虚拟机之间的网络连通性，避免因网络问题导致配置失败。
1.2 防火墙设置
在进行负载均衡配置时，确保防火墙规则允许相关端口的流量通过，避免因防火墙拦截导致服务不可用。
1.3 NFS权限设置
配置NFS共享目录时，注意设置适当的权限，确保各服务器能够正常访问共享资源。
本文详细介绍了如何使用LVS搭建一个高性能、高可用的服务器集群架构，通过合理配置LVS负载均衡器和Apache服务器，实现了流量的均匀分配和高可用性，通过NFS共享存储，实现了数据的集中管理和一致性，在实际生产环境中，可以根据具体需求选择合适的负载均衡策略和调度算法，以优化系统性能和可靠性。
小伙伴们，上文介绍了“负载均衡搭建服务器集群架构”的内容，你了解清楚吗？希望对你有所帮助，任何问题可以给我留言，让我们下期再见吧。
