1. 群集的類型

• 負載均衡群集（Load Balance Cluster）：以提高應用系統的響應能力、盡可能處理更多的訪問請求、減少延遲為目標，獲得高並發、高負載（LB）的整體性能。例如，“DNS輪詢”“應用層交換”“方向代理”等都可用作負載均衡群集。LB的負載分配依賴於主節點的分流算法，將來自客戶機的訪問請求分擔給多個服務器節點，從而緩解整個系統的負載壓力。
• 高可用群集（High Availability Cluster）：以提高應用系統的可能性、盡可能地減少中斷時間為目標，確保服務的連續性，達到高可用（HA）的容錯效果。例如，“故障切換”“雙機熱備”“多機熱備”等都屬於高可用群集技術。HA的工作方式包括雙工和主從兩種模式。雙工即所有節點同時在線；主從則只有主節點在線，但當出現故障時從節點能自動切換為主節點。
• 高性能運算群集（High Performance Computer Cluster）：以提高應用系統的CPU運算速度、擴展硬件資源和分析能力為目標，獲得相當於大型、超級計算機的高性能運算（HPC）能力。例如，“雲計算”“網絡計算”也可視為高性能運算的一種。高性能運算群集的高性能依賴於“分布式運算”和“並行計算”，通過專用硬件和軟件將多個服務器的CPU、內存等資源整合在一起，實現只有大型、超級計算機才具備的計算能力。

  2. 負載均衡的分層結構

• 第一層，負載調度器：這是訪問整個群集系統的唯一入口，對外使用所有服務器共有的VIP（Virtual IP，虛擬IP）地址，也稱為群集IP地址。通常會配置主、備兩臺調度器實現熱備份、當主調度器失效以後平滑替換至備用調度器，確保高可用性。
• 第二層，服務器池：群集所提供的應用服務（如HTTP、FTP）由服務器池承擔，其中的每個節點具有獨立的RIP（Real IP，真實IP）地址，只處理調度器分發過來的客戶機請求。當某個節點暫時失效時，負載調度器的容錯機制會將其分離，等待錯誤排除以後再重新納入服務器池。
• 第三層，共享存儲：為服務器池中的所有節點提供穩定、一致的文件存取服務，確保整個群集的統一性、在Linux/UNIX環境中，共享存儲可以使用NAS設備，或者提供NFS（Network File System，網絡文件系統）共享服務專用服務器。

  3. 負載均衡的工作模式

  關於群集負載調度技術，可以基於IP、端口、內容等進行分發，其中基於IP的負載調度是效率最高的。基於IP的負載均衡模式中，常見的有地址轉換、IP隧道和直接路由三種工作模式：
• 地址轉換（Network Address Translation）：簡稱NAT模式，類似於防火墻的私有網絡結構，負載調度器作為所有服務器節點的網關，即作為客戶機的訪問入口，也是各節點回應客戶機的訪問出口。服務器節點使用私有IP地址，與負載調度器位於同一個物理網絡，安全性要優於其他兩種方式。
• IP隧道（IP Tunnel）：簡稱TUN模式，采用開放式的網絡結構，負載調度器僅作為客戶機的訪問入口，各節點通過各自的Internet連接直接回應客戶機，而不再經過負載調度器。服務器節點分散在互聯網中的不同位置，具有獨立的公網IP地址，通過專用IP隧道與負載調度器相互通信。
• 直接路由（Direct Routing）： 簡稱DR模式，采用半開放式的網絡結構，與TUN模式的結構類似，但各節點並不是分散在各地，而是與調度器位於同一個物理網絡。負載調度器與各節點服務器通過本地網絡連接，不需要建立專用的IP隧道。

以上三種工作模式中，NAT方式只需要一個公網IP地址，從而成為最易用的一種負載均衡模式，安全性也比較好，許多硬件負載均衡設備就是采用這種方式；相比較而言，DR模式和TUN模式的負載能力更加強大、適用範圍更廣，但節點的安全性要稍差一些。

實驗環境：

實驗部署：

一． 配置共享存儲服務器：

#rpm –q nfs-utils
#rpm –q rpcbind     //查看是否安裝NFS軟件，若沒有，用yum安裝
#systemctl start nfs.service
#systemctl start rpcbind.service
#mkdir /opt/benet /opt/accp //創建共享目錄
#chmod 777 benet accp       //放大權限保證正常讀寫
#vi /etc/exports
    /usr/share *(ro,sync)       //共享/usr/share目錄，只讀且同步
/opt/benet 192.168.100.0/24(rw,sync)    //共享空間給節點服務器做網絡站點
/opt/accp 192.168.100.0/24(rw,sync)     //權限為可讀寫，且同步
#exportfs –rv       //發布共享
#systemctl stop firewalld.service       //關閉防火墻
#setenforce 0

二． 配置節點服務器1

#yum install httpd –y       //安裝apache服務
#mount.nfs 192.168.100.130:/opt/benet /var/www/html     //將共享存儲服務器提供的空間掛載至節點服務器網絡站點下
#echo “this is benet web” > /var/www/html/index.html        //添加benet首頁
#systemctl stop firewalld.service       //關閉防火墻
#setenforce 0
#systemctl start httpd.service      //開啟apache服務

配置節點服務器2

#yum install httpd –y       //安裝apache服務
#mount.nfs 192.168.100.130:/opt/accp /var/www/html      //將共享存儲服務器提供的空間掛載至節點服務器網絡站點下
#echo “this is accp web” > /var/www/html/index.html     //添加accp首頁
#systemctl stop firewalld.service       //關閉防火墻
#setenforce 0
#systemctl start httpd.service      //開啟apache服務

三． 配置負載調度器

1. 配置雙網卡

配置內網ens33位內網網卡IP地址為192.168.100.1；外網網卡ens36IP地址為12.0.0.1

2. 配置負載管理軟件

#modprobe ip_vs         //加載LVS內核模塊
#cat /proc/net/ip_vs        //查看軟件信息
#yum install ipvsadm –y     //安裝ip_vs管理軟件
#ipvsadm –save > /etc/sysconfig/ipvsadm //保存任務
#systemctl start ipvsadm.service    //啟動服務

3. 配置調度腳本

#vim /opt/nat.sh
    #!/bin/bash
    ipvsadm –C          //清楚內核虛擬服務器表中的所有記錄
    ipvsadm -A -t 12.0.0.1:80 -s rr         //添加虛擬服務器，指定IP地址和端口，采用輪詢調度算法
    ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.100.110:80 –m      //指定調度地址池IP地址和端口，-m表示使用SNAT規則
    ipvsadm -a -t 12.0.0.1:80 -r 192.168.100.120:80 -m
    ipvsadm                             //啟動ipvsadm服務
#source /opt/nat.sh

4. 配置SNAT

#vim /etc/sysctl.conf
    net.ipv4.ip_forward=1       //添加行，開啟路由轉發功能
#sysctl –p      //立即生效
#iptables –F        //清空防火墻原有策略
#iptables –t nat –F         //清空NAT表規則
#iptables –t nat –A POSTROUTING –o ens36 –s 192.168.100.0/24 –j SNAT --to-source 12.0.0.1

四． 測試

訪問外網端口12.0.0.1，多次刷新可發現實現負載均衡

LVS負載均衡群集（LVS-NAT）