服务器集群式架构 服务器集群原理
要想构建集群，或者解决生产环境中的问题，首先我们需要了解集群的原理，那么下面我从其基本的常识，到集群的构建（LVS），做了详细的记录，让我在面对问题时，能够拥有足够的知识，去解决问题。
一、集群描述
1、集群的定义
# 定义：可以理解为一组协同工作的服务器。解决了高并发的需求。2、集群的特性
1）可扩展
# 当服务器负载压力增加时，可以通过扩展的方式减少单台服务器的压力。 # 水平扩展：通过增加更多的服务器或者程序实例来分散负载，从而达到提升存储和计算的能力, # 优点：上限高、添加节点服务不会中断、性价比高 # 缺点：技术实现难度较高、需要更该网络拓扑结构 # 水平扩展实现方案： # DNS服务器：由于缓存服务器硬性服务器的性能平衡 # Agent代理：真实服务器、共享存储、用户通过Agent端的访问策略，将其代理到RS # 垂直扩展：增强单机硬件性能（如换一个更强大的硬件或服务器） # 优点：技术实现难度低、网络拓扑结构不需要更改 # 缺点：有上限瓶颈、服务访问会中断2）高可用
# 集群中的一个节点失效，其任务不会中断，会传递到其他节点。防止单节点失效,而导致访问中断3）高性能
# 当访问量增加时，能够轻松的扩展，提高集群的性能，应对更多的访问压力。3、集群的种类
1)负载均衡集群（load Balancing）---LBC
#定义： #将单台服务器的压力分担之不同的服务器节点共同承担 #结构： # 前端组件/负载调度器 # 真实服务器 # 共享存储 # 负载调度器分类：软件、硬件 # 软件：amoeba、Nginx，Ha-Proxy（linux-HA）、LVS 等 # 硬件：ROSE、安瑞科技、F5 等 #基于OSI七层模型： # 二层：数据链路层 F5 等 # 四层：传输层：Nginx（新版）、LVS、Ha-Proxy 等 # 七层：应用层：（可识别域名主机） Nginx、Ha-Proxy 等 # 原理： #四层：只完成一次完整的tcp连接，由Client通过调度器转发，发送至真实服务器完成 #七层：完成两次完整的tcp连接，一次由Client和调度器完成，一次有调度器和真实服务器完成 # 基于安全性： #四层：不能拦截SYN攻击 #七层：可以拦截SYN攻击 #基于范围行： #四层：只要是C/S结构的根据tcp、udp开发的服务体系 #七层：只能负载自己识别的协议模式 #基于并发能力： #四层大于七层2)高可用集群（High Availability）---HAC
#工作模式： # 将出现故障的服务器转发到另一个正常工作的服务器上，从而达到服务不会中断的效果。 #原理： #心跳线：主从服务器之间进行心跳检测，从服务器一旦发现主服务器由于某些原因而停止服务，立即投入使用，保证服务不会中断。 # 目的： # 尽可能的提高服务器的可用性。描述
通俗叫法
可用性级别
年度停机时间
基本可用性
2个9
99%
87.6小时
较高可用性
3个9
99.9%
8.8小时
具有故障自动恢复能力的可用性
4个9
99.99%
53分钟
极高可用性
5个9
99.999%
5分钟
3）高性能运算集群（Hight Performance）---HPC
# 当任务量极大的时候，用一个集群来完成此项任务。 # 提供了单台计算机提供不了的运算能力二、LVS
1、定义
# LVS是Linux Virtual Server的简称，也就是Linux虚拟服务器。通过LVS提供的负载均衡技术和Linux操作系统实现一个高性能，高可用的服务器群集，它具有良好的可靠性、可扩展性和可操作性。2、工作类型
1）NAT（路由模式）
# 特性： # 负载调度器工作在真实服务器和客户端之间 #负载调度器必须是linux系统，这是服务器可以使任意系统 #出入站均有负载调度器转发完成 # 支持端口映射2）DR（子接口路由模式）
#特性 #负载调度器与真实服务器处于同一个广播域 #负载调度器不许是linux系统，真实服务器必须是linux系统 #入站有调度器负责完成，出站由真实服务器和调度器完成 #不支持端口映射3、算法分类
1）静态调度算法
# RR轮询： #将每次用户的请求分配给后端服务器，从第一台服务器开始到第N台结束，然后循环 # WRR加权轮询： #按照权重的比例实现在多台主机之间进行调度 # SH（source hash）源地址散列： #将同一个ip用户的请求，发送给同一个服务器 # DH（destination hash）目标地址散列： # 将同一个目标地址的请求发送给同一个真实服务器（提高缓存的命中率）2）动态调度算法
# 连接类型： #活动连接：正在连接传送数据 #非活动连接：传输完成后，还没来得及断开握手 # LC（lest-connection）：最少连接： #将新的连接请求，分配给连接数最少的服务器 #计算：活动连接 × 256 + 非活动连接 #例：RS1 活动连接10 非活动连接100，RS2 活动链接数20 非活动连接数0.利用算法可以知道RS2压力大于RS1 # WLC：加权最少连接： #特殊的最少连接算法，权重越大承担的请求数量越多 #计算：（活动连接数x256+非活动连接数）/权重 # SED：最短期望延迟：特殊的WLC算法 #计算：（活动连接数+1）x256/权重 # NQ永不排队： #特殊的SED算法，无需等待，如果有真实服务器的连接数等于0那就直接分配 不需要运算 # LBLC： #特殊的DH算法，既能提高缓存命中率，又要考虑服务器性能（动态调度算法） # LBLCR #LBLC+缓存，尽肯能提高负载均衡和缓存命中率的折中方案 #生产环境中，不需要缓存的用轮询机制（RR），需要缓存的用这种缓存的（LBLC）， 以适合的生产环境为主，RR和WRR用的最多3）持久化连接
# 特性: #持久化连接不属于调度算法，但是会应用于算法，并且比算法优先级更高 #算法类似于 SH ，但是又有时间限制 # 分类： # PCC（持久客户端连接）： #将来自于同一个客户端的所有请求统统定向至此前选定的RS；也就是只要IP相同，分配的服务器始终相同 ipvsadm -A -t 192.168.190.111:0 -s wlc -p 120 #-A:添加一个新的集群 -t：tcp集群 集群地址（：0代表任意端口）-s：指定算法 -p：指定持久化时间 #PPC（持久端口连接）： #将来自于同一个客户端对同一个服务(端口)的请求，始终定向至此前选定的RS ipvsadm -A -t 172.16.0.8:80 -s rr -p 120 # PFMC持久防火墙标记连接： #持久防火墙标记连接；将来自于同一客户端对指定服务(端口)的请求，始终定向至此选定的RS；不过它可以将两个毫不相干的端口定义为一个集群服务 iptables -t mangle -A PREROUTING -d 172.16.0.8 -p tcp --dport 80 -j MARK --set-mark 10 iptables -t mangle -A PREROUTING -d 172.16.0.8 -p tcp --dport 443 -j MARK --set-mark 10 service iptables save ipvsadm -A -f 10 -s wlc -p 120 # PFMC原理： #借助防火墙工具，将用户分类，打标签，集群根据对应的标签的值进行对应的负载调度 # ARP响应级别： #arp-ignore #0 只要本机配置有相应 IP 地址就响应 #1 仅在请求的目标地址配置在请求到达的网络接口上时，才给予响应 # ARP 通告行为： #arp-announce #0 将本机任何网络接口上的任何地址都向外通告 #1 尽可能避免像目标网络通告与其网络不匹配的地址信息表 #2 仅向目标网络通告与其网络相匹配的地址信息注：本文为博主查阅多方资料整理而成，如有侵权请留言联系博主删除。
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