1、Cluster概念
Cluster：集群,為解決某個特定問題將多臺計算機(jī)組合起來形成的單個系統(tǒng)
Linux Cluster類型：
LB：Load Balancing，負(fù)載均衡
HA：High Availiablity，高可用，SPOF（single Point Of failure）
MTBF:MeanTime Between Failure平均無故障時間
MTTR:MeanTime To Restoration（repair）平均恢復(fù)前時間
A=MTBF/（MTBF+MTTR）
(0,1)：99%, 99.5%, 99.9%, 99.99%, 99.999%, 99.9999%
分布式系統(tǒng)：
分布式存儲：如云盤，文件切成不同的塊，存儲在不同的機(jī)器上，并且互為備份
分布式計算：hadoop，Spark
2、LVS介紹
LVS：Linux Virtual Server，負(fù)載調(diào)度器，集成于內(nèi)核當(dāng)中的ipvs，ipvs工作在prerouting和input之間的一個關(guān)卡，進(jìn)行檢查設(shè)置策略，設(shè)置ipvs時要關(guān)閉iptables策略，不然會有干擾和影響.
cat /boot/config-2.6.32-696.el6.x86_64 |grep -i ipvs
VS: Virtual Server，負(fù)責(zé)調(diào)度
RS: Real Server，負(fù)責(zé)真正提供服務(wù)
L4：支持四層調(diào)度，不支持應(yīng)用層，只能根據(jù)傳輸層以下的協(xié)議調(diào)度
工作原理：VS根據(jù)請求報文的目標(biāo)IP和目標(biāo)協(xié)議及端口將其調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)至某RS，根據(jù)調(diào)度算法來挑選RS
3、lvs集群類型中的術(shù)語
VS：Virtual Server, Director, Dispatcher(調(diào)度器)
Load Balancer
RS：Real Server(lvs), upstream server(nginx)
backend server(haproxy)
CIP：Client IP
VIP: Virtual server IP VS外網(wǎng)的IP
DIP: Director IP VS內(nèi)網(wǎng)的IP
在director的網(wǎng)卡上有兩個ip，一個是公網(wǎng)的ip，一個是私網(wǎng)的ip，公網(wǎng)的ip就是VIP，私網(wǎng)的ip是DIP，一般只有一個網(wǎng)卡，VIP是DIP的別名。
RIP: Real server IP
訪問流程：CIP <--> VIP == DIP <--> RIP
4、lvs集群的類型
lvs: ipvsadm/ipvs
ipvsadm：用戶空間的命令行工具，規(guī)則管理器，用于管理集群服務(wù)及RealServer
ipvs：工作于內(nèi)核空間netfilter的INPUT鉤子上的框架
lvs集群的類型：
lvs-nat：修改請求報文的目標(biāo)IP,多目標(biāo)IP的DNAT
lvs-dr：操縱封裝新的MAC地址
lvs-tun：在原請求IP報文之外新加一個IP首部
lvs-fullnat：修改請求報文的源和目標(biāo)IP
5、lvs-nat模式
- 本質(zhì)是多目標(biāo)IP的DNAT，通過將請求報文中的目標(biāo)地址和目標(biāo)端口修改為某挑出的RS的RIP和PORT實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)
（1）RIP和DIP可以在同一個IP網(wǎng)絡(luò)，且應(yīng)該使用私網(wǎng)地址，RS的網(wǎng)關(guān)要指向DIP，RIP和DIP一般在一個網(wǎng)絡(luò)里，也可以不在，中間也可以加路由器，只要設(shè)置好路由就可以了，如果有路由器，RS就指向路由器的網(wǎng)關(guān)
（2）請求報文和響應(yīng)報文都必須經(jīng)由Director轉(zhuǎn)發(fā)，Director易于成為系統(tǒng)瓶頸
（3）支持端口映射，可修改請求報文的目標(biāo)PORT
（4）VS必須是Linux系統(tǒng)，RS可以是任意OS系統(tǒng) - VS/NAT的體系結(jié)構(gòu)
客戶通過Virtual IP Address（虛擬服務(wù)的IP地址）訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)時，請求報文到達(dá)調(diào)度器，調(diào)度器根據(jù)連接調(diào)度算法從一組真實服務(wù)器中選出一臺服務(wù)器，將報文的目標(biāo)地址 Virtual IP Address改寫成選定服務(wù)器的地址，報文的目標(biāo)端口改寫成選定服務(wù)器的相應(yīng)端口，最后將修改后的報文發(fā)送給選出的服務(wù)器。同時，調(diào)度器在Hash 表中記錄這個連接，當(dāng)這個連接的下一個報文到達(dá)時，從Hash表中可以得到原選定服務(wù)器的地址和端口，進(jìn)行同樣的改寫操作，并將報文傳給原選定的服務(wù)器。當(dāng)來自真實服務(wù)器的響應(yīng)報文經(jīng)過調(diào)度器時，調(diào)度器將報文的源地址和源端口改為Virtual IP Address和相應(yīng)的端口，再把報文發(fā)給用戶。
NAT模式IP包調(diào)度過程
圖上的VIP和DIP的網(wǎng)卡是分開的，實際上可能只有一塊網(wǎng)卡，配置兩個IP。外網(wǎng)的IP為VIP，內(nèi)網(wǎng)的IP為DIP
6、LVS-DR模式
- LVS-DR：Direct Routing，直接路由，LVS默認(rèn)模式,應(yīng)用最廣泛,通過為請求報文重新封裝一個MAC首部進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，源MAC是DIP所在接口的MAC，目標(biāo)MAC是某挑選出的RS的RIP所在接口的MAC地址；源IP/PORT，以及目標(biāo)IP/PORT均保持不變
- Director和各RS都配置有VIP
(1) 確保前端路由器將目標(biāo)IP為VIP的請求報文發(fā)往Director，有三種方式
①在前端網(wǎng)關(guān)做靜態(tài)綁定VIP和Director的MAC地址，也就是在路由器的路由表里設(shè)置好，VIP的MAC地址為Director的MAC地址，這樣請求只會到達(dá)Director，但這種方法有局限性，如果前端路由器是小區(qū)電信的路由器，你根本沒有權(quán)限去修改，Director一般只有一塊網(wǎng)卡，也就是只有一個MAC地址，但有兩個ip，VIP和DIP，一般VIP是DIP的別名。
②在RS上使用arptables工具
arptables-A IN -d $VIP -j DROP
arptables-A OUT -s $VIP -j mangle --mangle-ip-s $RIP
③在RS上修改內(nèi)核參數(shù)以限制arp通告及應(yīng)答級別，這種方法最實用
arp_announce
arp_ignore
(2) RS的RIP可以使用私網(wǎng)地址，也可以是公網(wǎng)地址；RIP與DIP在同一IP網(wǎng)絡(luò)；RIP的網(wǎng)關(guān)不能指向DIP，以確保響應(yīng)報文不會經(jīng)由Director，Director有兩個ip
(3) RS和Director要在同一個物理網(wǎng)絡(luò)
(4) 請求報文要經(jīng)由Director，但響應(yīng)報文不經(jīng)由Director，而由RS直接發(fā)往Client
(5) 不支持端口映射（端口不能修敗）
(6) RS可使用大多數(shù)OS系統(tǒng) - VS/DR體系結(jié)構(gòu)
在VS/DR 中，調(diào)度器根據(jù)各個服務(wù)器的負(fù)載情況，動態(tài)地選擇一臺服務(wù)器，不修改也不封裝IP報文，而是將數(shù)據(jù)幀的MAC地址改為選出服務(wù)器的MAC地址，再將修改后的數(shù)據(jù)幀在與服務(wù)器組的局域網(wǎng)上發(fā)送。因為數(shù)據(jù)幀的MAC地址是選出的服務(wù)器，所以服務(wù)器肯定可以收到這個數(shù)據(jù)幀，從中可以獲得該IP報文。當(dāng)服務(wù)器發(fā)現(xiàn)報文的目標(biāo)地址VIP是在本地的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，服務(wù)器處理這個報文，然后根據(jù)路由表將響應(yīng)報文直接返回給客戶。
DR模式IP包調(diào)度過程
注意：每個RS上都有同樣的ip地址VIP，但因為MAC地址不同，LVS調(diào)度器通過將目標(biāo)的MAC地址轉(zhuǎn)化為不同的MAC地址，從而調(diào)度到不同的VS真實服務(wù)器上，因為客戶端訪問時源地址是CIP目標(biāo)地址是VIP，VS服務(wù)器回應(yīng)時源地址是VIP目標(biāo)地址是CIP，就可以不經(jīng)過LVS 調(diào)度器，而直接返回給客戶端，從而減輕LVS調(diào)度器的壓力。LVS調(diào)度器在這里稱為director。
