一、集群
1、定义：为解决某个特定的问题将多个计算机组合起来形成一个单系统
****2、作用：****解决系统的性能瓶颈
早期集群：垂直扩展（向上扩展）------增加单个机器的性能，升级硬件。硬件升级有瓶颈，运应而生水平扩展（淘汰）
目前集群：水平扩展------向外扩展，增加设备，并行的运行多个服务，通过网络和算法来调度服务分配的问题
3、类型
（1）负载均衡集群LB（Load Balance）：多个主机组成，每个主机只承担一部分访问请求，依靠负载均衡算法实现
（2）高可用集群HA（High Availiability）：避免单点故障SPOF（Single point of failure），系统中有一部分组件出现故障，可以保证整个系统继续运行。现在的集群既能实现主从，也能实现同步和负载均衡
（3）高性能集群HPC（High-performance computing）：快速转发、快速响应------大型企业
4、可靠性指标
（1）MTBF（mean time between failure）：系统在正常运行期间无故障的平均时间，一般用小时或天数表示。MTBF越高，系统可靠性越高，出现故障的概率越小
（2）MTTR：系统从发生故障到恢复正常运行的平均时间，一般用小时或天数表示。MTTR越小，系统恢复故障的能力越强
（3）A：系统的可靠性指标。A越高越好
计算公式：A=MTBF/(MTBF+MTTR)
假设A=99.9%，1年=365天=8760小时，故障时间=8760*0.1%=8.76小时
（4）停机时间：
①计划内停机：预定时间内的维护或者检修时间（自定义）
②计划外停机：运维人员关注重点
5、集群 设计 原则
（1）可扩展性：集群要有随时可以添加或删除设备的能力，动态的扩缩容能力
（2）可靠性：若集群中有节点发生故障，可以快速检测并自动切换
（3）负载均衡：合理的分配负载，避免单个节点过载影响整体性能
（4）可维护性：能够方便的进行配置、部署、维护、监控，降低成本------与运维无关
（5）安全性：防止恶意攻击、数据泄密、数据丢失------与运维无关
（6）易用性：相关的工作人员，可以方便的进入集群，快速的开发、部署、测试等------与运维无关
二、LVS 集群 （ linux virtual server ）
1、定义：LVS集群是一个部署在linux系统上，通过内核层面实现负载均衡的软件。开源免费
2、作用：多个后端服务器组成一个高可用，高性能，负载均衡的高性能集群。通过负载均衡的算法，将客户端请求发送到后端服务器实现高可用，高性能，负载均衡
3、术语
（1）VS（virtual server）：lvs服务的逻辑名称，外部访问lvs集群时提供的一个虚拟ip地址和端口号DS（director server）：lvs集群中的主服务器或调度器，是整个lvs集群的核心。作用：接收客户端的请求转发到后端RS
（2）RS（real server）：lvs集群的后端的真实服务器的ip。作用：接收到DS请求后，由RS处理请求并返回响应结果
（3）CIP（client ip）：客户端的ip地址
（4）VIP（virtual ip）：对外提供访问的统一的、虚拟的ip地址
（5）DIP（director ip）：DS调度器在lvs内部使用的ip地址。作用：用于和RS进行通信
（6）RIP（real ip）：后端真实服务器的ip地址
4、lvs访问的大致流程
（1）客户端访问vip
（2）DS调度器接收到请求，根据调度算法选择后端服务器RS，请求发送给RS
（3）RS处理请求并将响应发送到DS调度器
（4）DS会把RS真实服务器的响应包装成自己的响应，然后发送到客户端
客户端不知道请求的真实服务器，也不知道响应的服务器是谁
5、lvs的负载均衡方式
（1）NAT模式------地址转换（常用）
（2）DR模式------直接路由（最常用）
（3）TUN模式------隧道vpn协议（不用）【花钱】
NAT模式：
NAT模式是最常用的lvs负载均衡方式之一
工作原理：
1、在调度器上配置双网卡，一个指向内部，一个指向外部
2、配置一个可以和公网进行通信的vip
3、配置转发策略，如果访问vip，会把请求的数据转发到后台的RS。请求以报文的格式请求，调度器会修改目标ip地址和端口
12.0.0.1:80→192.0.168.233.30:80
4、RS处理完请求之后响应客户端。先到DS，调度器进行地址转换，把内网地址转换成公网地址，调度器响应给用户
192.168.233.30:80→调度器→nat转换→12.0.0.1:80→客户端
数据请求进入调度器做的是请求报文中ip地址的修改，数据响应进入调度器是根据nat配置进行地址转换
调度器的内网ip地址和真实服务器的ip地址要在同一网段，否则要用路由器转换
nat对于客户端来说请求地址始终不变，客户端不需要修改任何配置，转发由调度器通过算法来完成，后端服务器只管接收响应，也不需要修改任何配置。缺点：会造成调度器性能损失和单点故障
内网→外网：SNAT改变源ip地址
外网→内网：DNAT改变目的ip地址
DR模式：
特点：请求由调度器完成，响应给客户端由RS直接响应，不需要通过调度器
优点：性能高，可以配置vip地址的高可用，不存在单点故障
TUN模式：
特点：使用隧道协议把请求转发到后端服务器。需要在后端服务器配置隧道协议
6、设置lvs：
ipvsadam工具：管理ipvs内核模块的命令行工具，用于配置和管理lvs集群
（1）命令：
-A 添加虚拟服务器
-D 删除整个虚拟服务器
-s 指定负载调度的算法
-a 添加真实服务器
-d 删除真实服务器
-t 指定vip地址的端口号
-r 指定RIP的端口号
-m 使用nat模式
-g 使用DR模式
-i 使用隧道模式
-w 设置真实服务器的权重
-p 60 设定连接保持的时间60（秒）。默认不带，需指定
-ln 以数字及列表的形式查看lvs的配置信息
（2）负载调度算法：
静态调度（固定调度）：
①rr轮询
②wrr加权轮询
③dh目的地址hash
④sh源地址hash
动态调度：
①lc 最小连接数调度
②wlc加权最小连接数调度：权重高的转发多，为了避免性能瓶颈，再加上最小连接数算法，可以把请求往连接数量较少的服务器继续转发
③lblc基于地址的最小连接数调度：将来自同一个目的地址的请求分配给RS，若这台服务器尚未满负荷，将此请求分配给连接数最小的RS，而且在下一次转法时会优先考虑这台RS
（3）ipvs模块
三、基于nginx做LVS集群实验（nat模式）
****实验条件：****4台服务器
1台客户端20.0.0.41（后面要修改ip地址）
1台DS调度服务器20.0.0.11
2台RS真实服务器20.0.0.21 20.0.0.31
实验步骤：
1、nginx2真实服务器
nginx3真实服务器
2、nginx1调度服务器
（1）下载安装包yum -y install ipvsadm*
下载安装包yum -y install iptables-services.x86_64 iptables
解决方法：保存配置文件
（2）修改网卡：nginx1调度服务器，nginx2、nginx3真实服务器
（3）添加网卡ens36
（4）配置策略SNAT
（5）配置调度服务器策略
（6）打开转发功能
（7）测试
