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负载均衡集群技术指南

一. 群集的基本概念与意义

1. 群集的含义

集群（Cluster）由多台主机组成，但对外仅表现为一个整体。它相当于一台大型计算机，提供单一的访问入口（域名或IP），将多台服务器的资源整合管理。

2. 群集的存在原因

随着互联网应用对硬件性能、响应速度、服务稳定性等要求提高，单台服务器难以满足负载均衡及高可用需求。

• 方法一：使用昂贵的大型机。
• 方法二：使用多台廉价服务器构建群集。

二. 群集的分类

1. 负载均衡集群

目标：提高系统响应能力，处理更多访问请求，减少延迟。其负载分配依赖于主节点的分流算法。

2. 高可用集群

目标：确保服务连续性，减少中断时间。工作方式包括双工和主从模式。

3. 高性能运算集群

目标：扩展硬件资源，提供超级计算机级别的高性能计算能力。依赖分布式运算和并行计算。

三. 负载均衡集群架构

1. 负载均衡结构

第一层：负载调度器

• 作为统一入口，接受客户请求并分发给资源池。
• 对外提供单一入口（域名或IP），对内使用分流算法分发流量。

第二层：服务器池

• 等待调度器分配任务。
• 处理负载调度器的任务请求。

第三层：共享存储

• 为调度器和服务器池提供存储空间。

四. 负载均衡工作模式

1. NAT模式

• 使用私有网络结构，负载调度器作为网关。
• 安全性高，但效率较低。

2. TUN模式

• 采用开放网络结构，服务器节点直接连接互联网。
• 需要隧道支持，适合大规模分布式。

3. DR模式

• 半开放网络结构，服务器与调度器位于同一物理网络。
• 性能优于NAT模式，但局域网支持有限。

五. LVS负载均衡配置

1. LVS内核模块

• 使用ip_vs模块实现负载均衡功能。
• 加载模块：modprobe ip_vs

2. 管理工具：ipvsadm

• 用于配置虚拟服务器和真实服务器。
• 常用命令：-A添加虚拟服务器，-a添加真实服务器，-m指定模式（NAT/DR/TUN）。

3. 负载分配策略

• 策略配置：ipvsadm -A -t VIP:port -s algorithm
• 例：ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr

六. 负载均衡集群部署

1. 环境配置

• 负载调度器：内网关和外网关。
• 服务器节点：Web服务器和共享存储服务器。

2. 共享存储配置

• NFS服务器：systemctl start rpcbind.service，共享目录：mkdir /opt/test1。
• 服务器节点：安装nfs-utils，挂载共享存储。

3. 负载调度器配置

• SNAT规则：iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.133.0/24 -o ens36 -j SNAT --to-source 12.0.0.1。
• 加载LVS模块：modprobe ip_vs。
• 安装管理工具：yum -y install ipvsadm。

4. 负载分配策略

• NAT模式配置：ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr。
• 启用策略：ipvsadm。

七. 测试与效果分析

• 客户端访问：http://12.0.0.1/。
• 测试工具：浏览器刷新页面。
• 测试结果：观察负载均衡效果。

八. 总结

负载均衡集群通过LVS技术实现高性能、高可用服务。其架构包括负载调度器、服务器池和共享存储，支持多种工作模式（NAT/DR/TUN）。配置过程涉及环境准备、存储共享、负载调度器设置及策略应用。通过测试验证负载均衡效果，确保集群系统稳定高效运行。

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