Linux云计算 |【第二阶段】CLUSTER-DAY1

主要内容：

集群概念、LVS概述、LVS-NAT集群、LVS-DR集群

一、集群概念

集群（Cluster）是指将多台计算机（节点）通过网络连接在一起，形成一个统一的计算资源池，共同完成一项或多项任务的系统。集群系统通过分布式计算和并行处理技术，提高了计算能力、可用性、可靠性和可扩展性。

1）集群的主要类型

计算集群（Compute Cluster）

计算集群主要用于高性能计算（HPC），通过将大量计算任务分配到多个节点上并行处理，以加速复杂计算任务的完成。计算集群通常用于科学计算、工程模拟、数据分析等领域。
负载均衡集群（Load Balancing Cluster）

负载均衡集群通过将客户端请求分发到多个节点上，以平衡各个节点的负载，提高系统的整体性能和可用性。负载均衡集群常用于Web服务器、应用服务器等场景。
高可用性集群（High Availability Cluster）

高可用性集群通过在多个节点上运行相同的应用或服务，并实时监控节点的健康状态，一旦某个节点发生故障，立即切换到其他正常节点，以确保服务的持续可用性。高可用性集群常用于数据库、文件系统、关键业务应用等场景。
存储集群（Storage Cluster）

存储集群通过将多个存储设备（如硬盘、SSD）组合在一起，形成一个统一的存储资源池，提供高性能、高可用性的存储服务。存储集群常用于分布式文件系统、对象存储、数据备份等场景。

2）集群的关键技术

分布式计算：将一个大的计算任务分解成多个小的子任务，分配到多个节点上并行处理。

并行处理：多个节点同时处理不同的任务或同一任务的不同部分，以提高计算效率。

负载均衡：将工作负载均匀分配到各个节点上，避免某些节点过载，提高系统整体性能。

故障切换：实时监控节点的健康状态，一旦发现故障，立即切换到其他正常节点，确保服务的持续可用性。

数据一致性：在多个节点之间保持数据的一致性，确保数据在各个节点上的副本是一致的。

3）集群的优势

提高计算能力：通过并行处理和分布式计算，集群可以显著提高计算能力，处理大规模的计算任务。

提高可用性：通过故障切换和冗余设计，集群可以提高系统的可用性，确保服务的持续运行。

提高可靠性：通过数据备份和冗余设计，集群可以提高数据的可靠性，避免数据丢失。

提高可扩展性：集群可以根据需求灵活扩展节点，以满足不断增长的计算和存储需求。

**较低成本：**相对百万美元级别的超级计算机，价格便宜；

4）集群的应用场景

科学计算：如天气预报、基因测序、物理模拟等。

大数据分析：如数据挖掘、机器学习、人工智能等。

云计算：如虚拟化、容器化、分布式存储等。

企业应用：如数据库、文件系统、关键业务应用等。

二、LVS概述

LVS（Linux Virtual Server）是一个用于构建高性能、高可用性网络服务的负载均衡软件项目。它最初由章文嵩博士在1998年创建，该项目在Linux内核中实现了基于IP的数据请求负载均衡调度方案并在Linux内核中得到了广泛应用。LVS主要用于将客户端的请求分发到多个服务器上，可以实现高可用的、可伸缩的Web、Mail、Cache和Media等网络服务器；最终目标是利用Linux操作系统和LVS集群软件实现一个高可用、高性能、低成本的服务器应用集群。

LVS集群组成：

前段：负载均衡层，由一台或多台负载调度器构成；
中间：服务器群组层，由一组实际运行应用服务的服务器组成；
底端：数据共享存储层，提供共享存储空间的存储区域；

LVS术语：

Directory Server：调度服务器（将负载分发到Real Server的服务器）

Real Server：真实服务器（真正提供应用服务的服务器）

VIP：虚拟IP地址（公布给用户访问的虚拟IP地址）

DIP：调度器连接后端节点服务器的IP地址

RIP：真实IP地址（集群节点上使用的IP地址）

CIP：客户端地址

LVS有三种主要的工作模式：

NAT（Network Address Translation）

NAT模式（m），通过修改数据包的IP地址和端口号，将客户端的请求分发到后端服务器上。后端服务器处理完请求后，将响应数据包发送回LVS，LVS再将数据包的IP地址和端口号修改回客户端的地址和端口号，最后发送给客户端。缺点：大并发访问时，调度器的性能成为瓶颈；
TUN（Tunneling）

TUN模式（g），通过在LVS和后端服务器之间建立隧道，将客户端的请求封装在隧道中发送给后端服务器。后端服务器处理完请求后，直接将响应数据包发送给客户端，不需要经过LVS。
DR（Direct Routing）

DR模式（i），通过修改数据包的MAC地址，将客户端的请求分发到后端服务器上。后端服务器处理完请求后，直接将响应数据包发送给客户端，不需要经过LVS。

负载均衡调度算法（10种）：

轮询（Round Robin）
加权轮询（Weighted Round Robin）
最少连接（Least Connections）
加权最少连接（Weighted Least Connections）
源地址散列（Source Hashing）
目标地址散列（Destination Hashing）
基于局部性的最少链接
带复制的基于局部性最少链接
最短的期望的延迟
最少队列调度

LVS的应用场景：

Web服务器集群：通过LVS将客户端的HTTP请求分发到多个Web服务器上，提高网站的性能和可用性。

应用服务器集群：通过LVS将客户端的应用请求分发到多个应用服务器上，提高应用的性能和可用性。

数据库服务器集群：通过LVS将客户端的数据库请求分发到多个数据库服务器上，提高数据库的性能和可用性。

1、ipvsadm

ipvsadm 是 Linux 虚拟服务器（LVS）的管理工具，用于配置和管理 IP 虚拟服务器（IPVS）规则。IPVS 是 Linux 内核中的一个模块，负责实现负载均衡功能，而 ipvsadm 则是用户空间的一个命令行工具，用于与 IPVS 模块进行交互，从而创建、修改和删除负载均衡规则。

软件包： ipvsadm（关于ipvsadm的用法可以参考man ipvsadm资料）

|-----------------------------------------------|--------------------------|
| 命令选项 | 含义 |
| ipvsadm -A | (add) 添加虚拟服务器 |
| ipvsadm -E | (edit) 修改虚拟服务器 |
| ipvsadm -D | (delete) 删除虚拟服务器 |
| ipvsadm -C | (clear) 清空所有 |
| ipvsadm -a | (add) 添加真实服务器 |
| ipvsadm -e | (edit) 修改真实服务器 |
| ipvsadm -d | (delete) 删除真实服务器 |
| ipvsadm -L [n] | (list) (number) 查看LVS规则表 |
| -s [ rr | wrr | lc | wlc | sh | dh...] | (scheduler) 指定集群负载调度算法 |
| -t -u | 设置集群地址（VIP，Virtual IP） |
| -r | 指定真实服务器（Real Server）的地址 |
| -m | -g | -i （不加默认为DR模式） | LVS工作模式：NAT、DR、TUN |
| -w （不加默认权重为1） | 为节点服务器设置权重，默认为1 |

语法案例：

|-----------------------------------------------------------------|----------------------------|
| ipvsadm -A -t|u 192.168.4.5:80 -s [算法] | 添加虚拟服务器，协议为TCP(-t)/UDP(-u) |
| ipvsadm -E -t|u 192.168.4.5:80 -s [算法] | 修改虚拟服务器，协议为TCP(-t)/UDP(-u) |
| ipvsadm -D -t|u 192.168.4.5:80 | 删除虚拟服务器 |
| ipvsadm -C | 清空所有 |
| Ipvsadm -a -t|u 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.100 [-g|-i|-m] | 在虚拟服务器集群，添加真实服务器 |
| Ipvsadm -e -t|u 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.100 [-g|-i|-m] | 在虚拟服务器集群，修改真实服务器 |
| Ipvsadm -d -t|u 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.100 | 在虚拟服务器集群，删除真实服务器 |
| ipvsadm -Ln | 查看当前配置 |

案例1：使用命令增、删、改LVS集群规则

1）创建LVS虚拟集群服务器（算法为加权轮询：wrr）

bash 复制代码

[root@proxy ~]# yum -y install ipvsadm     //安装ipvsadm软件工具
[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.5:80 -s wrr
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.4.5:80 wrr

2）为集群添加若干real server真实服务器

bash 复制代码

[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.100
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.200 -m -w 2
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.201 -m -w 3
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.202 -m -w 4
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
...
TCP  192.168.4.5:80 wrr
  -> 192.168.2.100:80             Route   1      0          0         
  -> 192.168.2.200:80             Masq    2      0          0         
  -> 192.168.2.201:80             Masq    3      0          0         
  -> 192.168.2.202:80             Masq    4      0          0

集群规则为虚拟服务器增加真实服务器时，不加模式默认为DR模式；不设置权重默认为1；

3）修改集群服务器设置，修改调度器算法（将加权轮询wrr 修改为轮询rr）

bash 复制代码

[root@proxy ~]# ipvsadm -E -t 192.168.4.5:80 -s rr
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
TCP  192.168.4.5:80 rr
...

4）修改read server工作模式（使用-g选项改为DR模式；-i选项改为隧道模式）

bash 复制代码

[root@proxy ~]# ipvsadm -e -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.202 -g
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
TCP  192.168.4.5:80 rr
  -> 192.168.2.100:80             Route   1      0          0         
  -> 192.168.2.200:80             Masq    2      0          0         
  -> 192.168.2.201:80             Masq    3      0          0         
  -> 192.168.2.202:80             Route   1      0          0   
[root@proxy ~]# ipvsadm -e -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.201 -i
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
TCP  192.168.4.5:80 rr
  -> 192.168.2.100:80             Route   1      0          0         
  -> 192.168.2.200:80             Masq    2      0          0         
  -> 192.168.2.201:80             Tunnel  1      0          0         
  -> 192.168.2.202:80             Route   1      0          0

5）创建另一个集群（算法为最少连接算法lc；使用-m选项改为NAT模式）

bash 复制代码

[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.5:3306 -s lc
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:3306 -r 192.168.2.100 -m
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:3306 -r 192.168.2.200 -m -w 2
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
...
TCP  192.168.4.5:80 rr
  -> 192.168.2.100:80             Route   1      0          0         
  -> 192.168.2.200:80             Masq    2      0          0         
  -> 192.168.2.201:80             Tunnel  1      0          0         
  -> 192.168.2.202:80             Route   1      0          0         
TCP  192.168.4.5:3306 lc
  -> 192.168.2.100:3306           Masq    1      0          0         
  -> 192.168.2.200:3306           Masq    2      0          0

集群规则为虚拟服务器集群增加真实服务器时，不加权重，默认权重为1

6）清空所有规则

bash 复制代码

[root@proxy ~]# ipvsadm -C
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn

7）永久保存所有规则

bash 复制代码

[root@proxy ~]# ipvsadm-save -n > /etc/sysconfig/ipvsadm

注意：永久规则需要确保ipvsadm服务为开机自启服务（# systemctl enable ipvsadm）

案例2：部署LVS-NAT集群

案例要求：使用LVS实现NAT模式的集群调度服务器，为用户提供Web服务：

1）LVS调度器公网IP地址为192.168.4.5（VIP）（实验private1虚拟网络）
2）LVS调度器内网IP地址为192.168.2.5（DIP）（实验private2虚拟网络）
3）真实Web服务器地址分别为192.168.2.100、192.168.2.200（RIP）
4）将LVS调度服务器的Linux开启软路由功能；
5）使用加权轮询调度算法（wrr），真实服务器权重任意；

注意：web1和web2必须配置网关地址192.168.2.5，跨网段必须配路由；（实验Private2虚拟网络，Yum源为ftp://192.168.2.254）

CIP：是客户端的IP地址

VIP：是对客户端提供服务的IP地址

RIP：是后端服务器的真实IP地址

DIP：是调度器与后端服务器通信的IP地址

主机配置表：

实验拓扑结构：

工作流程：

**第一步，**用户通过互联网DNS服务器解析到负载均衡设备（LVS调度器）上面的外网地址，相对于真实服务器而言，LVS外网IP又称VIP（Virtual IP Address），用户通过访问VIP，即可连接后端的真实服务器（Real Server），用户以为自己访问的就是真实服务器，但他并不知道自己访问的VIP仅仅是一个调度器，也不清楚后端的真实服务器到底在哪里、有多少真实服务器。

第二步， 用户将请求发送至192.168.4.5，此时LVS将根据预设的算法选择后端的一台真实服务器（192.168.2.100/200），将数据请求包转发给真实服务器，并且在转发之前LVS会基于路由NAT的原理，修改数据包中的目标地址以及目标端口，目标地址与目标端口将被修改为选出的真实服务器IP地址以及相应的端口。

第三步， 真实的服务器将响应数据包返回给LVS调度器，调度器在得到响应的数据包后会将源地址和源端口修改为VIP及调度器相应的端口，修改完成后，由调度器将响应数据包发送回终端用户。

**缺点：**LVS NAT实验请求数据包从LVS调度器进，web的相应数据包也从LVS调度器出，那么LVS调度器就需要承载所有数据的压力，会成为整个集群的瓶颈！！

配置网关说明：

英语词汇：source（src）代表源地址，destination（dest或dst）代表目标地址。

LVS采用的是路由器的NAT通讯原理，流程如下：

① 客户端发送请求数据包（src:4.10，dst:4.5）给LVS调度器；
② LVS调度器做NAT地址转换（外网转内网，内网转外网），将数据包修改为（src:4.10，dst:2.100或2.200），期间LVS调度器通过算法把数据包转发给后端真正的web服务器
③ 假设web1收到数据包，准备开始回应客户端数据时（src:2.100，dst:4.10）
备注：调度器访问web1服务器，在web1回复数据时需返回给调度器，由于web1是2.100，调度器是4.10，跨网段默认无法通讯，所以Web1和web2都需要设置默认网关（192.168.2.5）
④ web1回复数据给4.10但跨网段无法与其通讯，所以数据包被交给默认网关；
⑤ LVS调度器（软路由）收到后端web1发送回来的数据，再次做NAT地址转换，数据包被修改为（src:4.5，dst:4.10），LVS调度器把数据包转发给客户端主机；
⑥ 客户端接收网页数据内容

注意：客户端访问的是4.5（VIP），最后是4.5给客户端回复的网页数据，若其他IP，即使同网段也会丢弃；

步骤1：配置基础环境

1）设置Web服务器（web1、web2主机操作）

bash 复制代码

[root@web1 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted  //设置防火墙
[root@web1 ~]# setenforce 0     //设置SELinux
[root@web1 ~]# sed -i  '/SELINUX/s/enforcing/permissive/'  /etc/selinux/config

[root@web2 ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
[root@web2 ~]# setenforce 0
[root@web2 ~]# sed -i  '/SELINUX/s/enforcing/permissive/'  /etc/selinux/config

[root@web1 ~]# yum -y install httpd    //安装软件
[root@web1 ~]# echo "192.168.2.100" > /var/www/html/index.html
[root@web1 ~]# systemctl restart httpd   //启动服务

[root@web2 ~]# yum -y install httpd    //安装软件
[root@web2 ~]# echo "192.168.2.200" > /var/www/html/index.html
[root@web2 ~]# systemctl restart httpd   //启动服务

验证：使用proxy主机测试访问web1和web2

bash 复制代码

[root@proxy ~]# curl http://192.168.2.100
192.168.2.100
[root@proxy ~]# curl http://192.168.2.200
192.168.2.200

2）配置网关（web1、web2主机操作）

将web1和web2的网关设置为192.168.2.5（若在虚拟机已配网关，可忽略）

bash 复制代码

[root@web1 ~]# nmcli connection modify eth1 ipv4.method manual ipv4.gateway 192.168.2.5
[root@web1 ~]# nmcli connection up eth1
[root@web1 ~]# ip route show    //查看默认网关，default后面的IP就是默认网关
default via 192.168.2.5 dev eth1 proto static metric 101

[root@web2 ~]# nmcli connection modify eth1 ipv4.method manual ipv4.gateway 192.168.2.5
[root@web2 ~]# nmcli connection up eth1
[root@web2 ~]# ip route show    //查看默认网关，default后面的IP就是默认网关
default via 192.168.2.5 dev eth1 proto static metric 101

步骤2：部署LVS-NAT模式调度器（proxy操作）

1）设置防火墙，SELinux

bash 复制代码

[root@proxy ~]# firewall-cmd --set-default-zone=trusted
[root@proxy ~]# setenforce  0
[root@proxy ~]# sed -i  '/SELINUX/s/enforcing/permissive/'  /etc/selinux/config

2）确认调度器的路由转发功能（如果已开启，可忽略）

bash 复制代码

[root@proxy ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward  
0
[root@proxy ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward  //开启临时路由转发，立即生效
[root@proxy ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
1
[root@proxy ~]# echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf  //修改内核配置文件，设置永久规则，重启生效
...
net.ipv4.ip_forward = 1

3）创建集群服务器

bash 复制代码

[root@proxy ~]# yum -y install ipvsadm    //安装ipvsadm软件包
[root@proxy ~]# ipvsadm -v
ipvsadm v1.27 2008/5/15 (compiled with popt and IPVS v1.2.1)
[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.5:80 -s wrr  //添加虚拟集群服务器

-A（add）是创建添加虚拟服务器集群；

-t（tcp）后面指定集群VIP虚拟服务器的地址和端口，协议是tcp协议（-u为udp）；

-s 后面指定调度算法；

4）添加真实服务器

bash 复制代码

[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.100 -w 1 -m
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.5:80 -r 192.168.2.200 -w 1 -m

-a（add）往虚拟服务器集群中添加后端真实服务器IP，指定往-t 192.168.4.5:80这个集群中添加；

-r（real）后面跟后端真实服务器的IP和端口，这里不写端口，默认是80端口；

-w（weight）指定服务器的权重，权重越大被访问的次数越多，默认权重为1；

-m 指定集群工作模式为NAT模式，-g代表DR模式，-i代表TUN模式

5）查看规则列表

bash 复制代码

[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.4.5:80 wrr
  -> 192.168.2.100:80             Masq    1      0          0         
  -> 192.168.2.200:80             Masq    1      0          0      

[root@proxy ~]# ipvsadm -L
...
TCP  proxy:http wrr
  -> 192.168.2.100:http           Masq    1      0          0         
  -> 192.168.2.200:http           Masq    1      0          0

L是list查看，n是number数字格式显示

**验证：**客户端client使用curl命令反复测试访问http://192.168.4.5，查看访问的页面是否会轮询到不同的后端真实服务器；

bash 复制代码

[root@client ~]# curl http://192.168.4.5
192.168.2.200
[root@client ~]# curl http://192.168.4.5
192.168.2.100

添加规则时若写错，可通过# ipvsadm -C 清空规则列表，再重新添加；

常见报错1：连接超时

bash 复制代码

[root@client ~]# curl http://192.168.4.5
curl: (7) Failed connect to 192.168.4.5:80; 连接超时

问题分析：

① web服务器未配置网关（192.168.2.5）
② 未开启调度器的路由转发功能（ip_forward）

常见报错2：拒绝连接

bash 复制代码

[root@client ~]# curl http://192.168.4.5
curl: (7) Failed connect to 192.168.4.5:80; 拒绝连接

问题分析：

① 防火墙未设置trusted；
② Web服务器的httpd服务未开启；
③ 未配置虚拟服务器；
④ 未配置虚拟服务器集群的规则（后端真实服务器）；

**常见报错3：**Memory allocation problem，命令输入错误（例如lcss不存在的算法）

bash 复制代码

[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.5:80 -s lcss
Memory allocation problem

案例3：部署LVS-DR集群

案例要求：使用LVS实现DR模式的集群调度服务器，为用户提供Web服务：

1）客户端IP地址为192.168.4.10（CIP）
2）LVS调度器VIP地址为192.168.4.15（VIP）
3）LVS调度器DIP地址为192.168.4.5（DIP）
4）真实Web服务器地址分别为192.168.4.100、192.168.4.200（RIP）
5）使用加权轮询调度算法，权重可以任意

说明：

CIP：是客户端的IP地址

VIP：是对客户端提供服务的IP地址，VIP必须配置在虚拟接口（目的是防止地址冲突）

RIP：是后端服务器的真实IP地址

DIP：是调度器与后端服务器通信的IP地址

补充：调度器需要两个IP，其中一个对外（Client），一个对内（web）

主机配置表：

实验拓扑结构：

工作原理：

DR模式也叫直接路由模式，该模式中LVS调度器依然承担数据的入站请求及根据算法选出合理的真实服务器，最终由后端真实服务器负责将响应数据包发送返回给客户端。

DR模式要求调度器与后端服务器必须在同一个局域网内，VIP地址（192.168.4.15）需要在调度器与后端所有的服务器间共享，因为最终的真实服务器给客户端回应数据包时需要设置源IP为VIP地址，目标IP为客户端IP，这样客户端访问的是调度器的VIP地址，回应的源地址也依然是该VIP地址（真实服务器上的VIP），客户端是感觉不到后端服务器存在的。

由于多台计算机都设置了同样一个VIP地址，会遇到地址冲突问题，所以在DR模式中要求调度器的VIP地址是对外可见的，客户端需要将请求数据包发送到调度器，而所有的真实服务器的VIP地址必须配置在Non-ARP的网络设备上，该网络设备并不会向外广播自己的MAC及对应的IP地址，真实服务器的VIP对外界是不可见的，但真实服务器却可以接收目标地址VIP的网络请求，并在回应数据包时将源地址设置为该VIP地址。

步骤1：配置网络环境

注意：为了防止地址冲突，必须要将VIP地址配置在网卡的虚拟接口上；

1）设置Proxy服务器的VIP（192.168.4.15）和DIP（192.168.4.5已配置）

bash 复制代码

[root@proxy ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/    //网卡配置目录
[root@proxy network-scripts]# cp ifcfg-eth0 ifcfg-eth0:0
[root@proxy network-scripts]# vim ifcfg-eth0:0    //修改eth0:0虚拟接口配置文件
TYPE=Ethernet     //配置网卡类型（Ethernet以太网卡）
BOOTPROTO=none    //none手动配置IP（dhcp自动配置IP）
NAME=eth0:0   //网卡名称
DEVICE=eth0:0   //设备名称
ONBOOT=yes    //开机时是否自动激活该网卡
IPADDR=192.168.4.15   //网卡IP地址（VIP）
PREFIX=24     //子网掩码

常见问题：RHEL7和Centos7系统中有两个管理网络的服务，有可能冲突

解决方法：关闭NetworkManager服务，重启network服务

bash 复制代码

[root@proxy network-scripts]# systemctl stop NetworkManager
[root@proxy network-scripts]# systemctl restart network
[root@proxy network-scripts]# ip address show

2）设置Web1服务器的RIP（192.168.4.100）

bash 复制代码

[root@web1 ~]# nmcli connection modify eth0 ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.4.100/24 connection.autoconnect yes
[root@web1 ~]# nmcli connection up eth0

DR模式要求调度器与后端服务器必须在同一个局域网内

3）设置web1服务器的VIP（192.168.4.15）

注意：VIP地址的子网掩码必须是32（即全255），网络地址和广播地址与IP地址一样；
注意：Lo为虚拟网卡（回环地址127.0.0.1）

bash 复制代码

[root@web1 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@web1 network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
[root@web1 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0   //修改lo:0虚拟接口配置文件
DEVICE=lo:0    //设备名称
IPADDR=192.168.4.15    //网卡IP地址（VIP）
NETMASK=255.255.255.255     //子网掩码（主机型IP，无网络位）
NETWORK=192.168.4.15      //网络地址
BROADCAST=192.168.4.15    //广播地址
ONBOOT=yes     //是否激活网卡
NAME=lo:0     //网卡名称

4）修改内核配置说明文件（忽略ARP广播，不向外宣告）

**防止地址冲突的问题：**由于web1服务器同样配置与调度器一样的VIP地址，默认地址冲突；需要在sysctl.conf内核配置说明文件写入四行（真实服务器忽略ARP广播，不会向外广播自己的MAC及对应的IP地址），当客户端访问VIP（192.168.4.15），ARP进行广播，只有调度器会响应，其他主机不做任何响应，从而防止地址冲突的问题；（ARP地址解析协议）

bash 复制代码

[root@web1 ~]# vim /etc/sysctl.conf    //修改内核配置参数
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1    //1代表忽略ARP广播，0代表不忽略（所有网卡）
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2   //0代表向外广播，1代表临时广播，2代表不向外宣告
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

[root@web1 ~]# sysctl -p     //刷新配置
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

解释说明：ignore忽略、忽视，announce宣告、广播通知

ARP广播询问谁是192.168.4.15时，本机忽略该ARP广播，不做任何回应（防止进站冲突）

本机不会向外宣告自己的lo回环地址是192.168.4.15（防止出站冲突）

5）重启网络服务

常见错误：如果重启网络后未正确配置lo:0，有可能是NetworkManager和network服务有冲突，关闭NetworkManager后重启network即可。（非必须的操作）

bash 复制代码

[root@web1 ~]# systemctl stop NetworkManager
[root@web1 ~]# systemctl restart network        //重启网络服务
[root@web1 ~]# ip address show           //看到一个网卡下面有两个IP地址

注意：需要先进行内核参数配置修改后再进行服务重启，否则重启后，VIP就已向外宣告

6）设置Web2服务器的RIP（192.168.4.200）

bash 复制代码

[root@web2 ~]# nmcli connection modify eth0 ipv4.method manual ipv4.address 192.168.4.200/24 connection.autoconnect yes
[root@web2 ~]# nmcli connection up eth0

7）设置web2服务器的VIP（192.168.4.15）

bash 复制代码

[root@web2 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@web2 ~]# cp ifcfg-lo  ifcfg-lo:0
[root@web2 ~]# vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0    //设备名称
IPADDR=192.168.4.15    //IP地址
NETMASK=255.255.255.255     //子网掩码（主机型IP，无网络位）
NETWORK=192.168.4.15      //网络地址
BROADCAST=192.168.4.15    //广播地址
ONBOOT=yes     //是否激活网卡

8）修改内核配置说明文件

bash 复制代码

[root@web2 ~]# vim /etc/sysctl.conf    //修改内核参数配置
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
[root@web2 ~]# sysctl -p   //刷新配置

9）重启网络服务

bash 复制代码

[root@web1 ~]# systemctl stop NetworkManager
[root@web1 ~]# systemctl restart network
[root@web2 ~]# ip address show      //会看到一个网卡下面有两个IP地址

步骤2：proxy调度器安装软件并部署LVS-DR模式调度器

1）安装软件

bash 复制代码

[root@proxy ~]# yum -y install ipvsadm
[root@proxy ~]# rpm -q ipvsadm
ipvsadm-1.27-7.el7.x86_64

2）创建新的集群服务器规则

bash 复制代码

[root@proxy ~]# ipvsadm -C     //清理之前实验的规则
[root@proxy ~]# ipvsadm -A -t 192.168.4.15:80 -s wrr   //添加虚拟服务器集群，算法wrr
[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.4.15:80 wrr

3）添加真实服务器（-g为DR模式，-w设置权重）

bash 复制代码

[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.15:80 -r 192.168.4.100 -g -w 1
[root@proxy ~]# ipvsadm -a -t 192.168.4.15:80 -r 192.168.4.200 -g -w 1

4）查看规则列表

bash 复制代码

[root@proxy ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.4.15:80 wrr
  -> 192.168.4.100:80             Route   1      0          0         
  -> 192.168.4.200:80             Route   1      0          0

验证：使用curl命令测试http://192.168.4.15，查看页面的轮询后端真实服务器效果

bash 复制代码

[root@client ~]# curl http://192.168.4.15
192.168.4.200
[root@client ~]# curl http://192.168.4.15
192.168.4.100

注意：实验不可在proxy主机（LVS调度器）访问网页验证，因调度器本机地址就是192.168.4.15，调度器将数据包转内部真实服务器(src:4.15,dct:4.15)，真实服务器又做"地址伪装"（地址欺骗），返回数据给调度器(src:4.15,dct:4.15)，结果就是地址冲突；

扩展知识：

LVS 功能设计简单，且默认LVS不带健康检查功能，假设ping测试真实服务器正常。但curl访问网址有问题（httpd服务出现问题），该问题真实服务器未在LVS规则中立刻删除，导致客户端访问时，轮询效果为正常服务和拒绝链接报错；

方法1：结合Keepalived服务 + LVS实现健康检查；
方法2：手动编写动态检测脚本

案例：手动编写动态检测脚本（参考脚本）

bash 复制代码

[root@proxy ~]# vim check.sh
#!/bin/bash
VIP=192.168.4.15:80    //定义变量VIP
RIP1=192.168.4.100    //定义web1的RIP
RIP2=192.168.4.200    //定义web2的RIP
while :
do
   for IP in $RIP1 $RIP2
   do
        curl -s http://$IP &>/dev/null    //执行访问网页
        if [ $? -eq 0 ];then    //判断网页执行是否成功状态
            ipvsadm -Ln |grep -q $IP || ipvsadm -a -t $VIP -r $IP
        else
            ipvsadm -Ln |grep -q $IP && ipvsadm -d -t $VIP -r $IP
        fi
   done
sleep 1
done

解释说明：

1.if双分支结构判断，当执行结果为0，说明网页访问成功，执行条件1；

A)条件1中，ipvsadm -Ln查看规则并过滤 $IP，如果规则中有$ IP，"条件为真"，不执行加真实服务器的规则语句；（网页可正常访问，规则存在）

B)条件1中，ipvsadm -Ln查看规则并过滤 $IP，如果规则中没有$ IP，"条件为假"，执行添加真实服务器的规则语句；（网页可正常访问，规则不存在）

2.if双分支结构判断，当执行结果为非0，执行条件2：

A)条件2中，ipvsadm -Ln查看规则并过滤 $IP，如果规则中有$ IP，"条件为真"，执行删除真实服务器的规则语句；（网页不能正常访问，规则存在）

B)条件2中，ipvsadm -Ln查看规则并过滤 $IP，如果规则中有$ IP，"条件为假"，不执行任何规则；（网页不能正常访问，规则不存在）

3.for循环+while循环实现重复监测LVS健康功能检查；

思维导图：

小结：

本篇章节为**【第二阶段】CLUSTER-DAY1**的学习笔记，这篇笔记可以初步了解到集群及LVS简介、LVS-NAT集群、LVS-DR集群。除此之外推荐参考相关学习网址：

LVS负载均衡（LVS简介、三种工作模式、十种调度算法）-CSDN博客

Tip：毕竟两个人的智慧大于一个人的智慧，如果你不理解本章节的内容或需要相关笔记、视频，可私信小安，请不要害羞和回避，可以向他人请教，花点时间直到你真正的理解