Linux集群服务--网络地址转换

概述：
在调度器的实现技术中，IP负载均衡技术是效率最高的。在已有的IP负载均衡技术中有通过网络地址转换（networkAddressTranslation）将一

组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器，我们称之为VS/NAt(Virtual Server via Network Address Translation),大多数商品化的

IP负载均衡调度器产品都是使用此方法。在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上，我们提出通过IP隧道实现虚拟服务器的方法

VS/TUN(virtual Server via Direct Routing),它们可以极大地提高系统的伸缩性。
     IPVS软件实现了这三种IP负载均衡技术，它们的大致原理如下：
（1）Virtual Server via Network Address translation (VS/NAT)
    通过网络地址转换，调度器重写请求报文的目标地址，根据预设的调度算法，将请求分派给后端的真实服务器；真实服务器的响应报文通

过调度器时，报文源地址被重写，再返回给客户，完成整个负载调度过程。
（2）Virtual Server via IP Tunneling (VS/TUN)
采用NAT技术时，由于请求和响应报文都必须经过调度器地址重写，当客户请求越来越多时，调度器的处理能力将成为瓶颈。为了解决这个问题

，调度器把请求报文通过IP隧道转发至真实服务器，而真实服务器将响应直接返回给客户，所以调度器只处理请求报文。由于一般网络服务应

答比请求报文大许多，采用VS/TUN技术后，集群系统的最大吞吐；量可以提高10倍。
（3）Virtual Server via Direct Routing(VS/DR)
VS/DR通过改写请求报文的MAC地址，将请求发送到真实服务器，而真实服务器将响应直接返回给客户。同VS/TUN技术一样，VS/DR技术可极大地

提高集群系统的伸缩性。这种方法没有IP隧道的开销，对集群中的真实服务器也没有必须支持IP隧道协议的要求，但是要求调度器与真实服务

器都有一块网卡连在同一物理网段上。

 

负载调度算法基本有四种：
（1）轮叫（Round Robin）
调度器通过“轮叫”调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上，它均等地对待每一台服务器，而不管服务器上实际的连接

数和系统负载。
（2）加权轮叫（Weighted Round Robin）
调度器通过“加权轮叫”调度算法根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求。这样可以保证处理能力强的服务器处理更多的访问流量。

调度器可以自动询问真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。
（3）最少链接(Least Connections)
调度器通过“最少连接”调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上。如果集群系统的真实服务器具有相近的系统性能

，采用“最小链接”调度算法可以较好地均衡负载。
（4）加权最少链接(Weighted Least Connections)
在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下，调度器采用“加权最少连接”调度算法优化负载均衡性能，具有较高权值的服务器将承受较大

比例的活动连接负载。调度器可以自动询问真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。

实验环境：Vmware 虚拟机
操作系统：Centos 5.2

实验目的: VS/NAT之轮叫算法(RR)

在本实验中，我使用了局域网中的两台电脑，两台电脑用集线器相连，本机安装了一台Centos 5.2操作系统，另一台安装了两台Centos 5.2操

作系统，为便于操作，在本机上用Putty登陆三台机子，每台机子之间可以互访。
如图：

本机作为LVS服务器，要求安装两块网卡。外网eth0:172.16.115.121 内网eth1:192.168.1.1
另两台IP：192.168.1.10和192.168.1.20
当外网访问LVS服务器时，将通过网卡eth1映射到server1与server2，从而交替显示server1与server2的内容，达到轮叫机制的作用。

首先，主机要安装ipvsadm软件包，并且ipvsadm要求内核在2.4.24以后的版本。

 

安装前先要对内核进行软连接，因为ipvsadm在安装的过程中先要去查找/usr/src/linux 这个信息，所以我们要先把内核信息做软连接到

/usr/src/linux。如果不这样做，在安装的过程中会报错。

请输入内容

然后我们进行安装:

 

 

 

查看是否已经安装成功：

 

下面简单的做一些NAT包的转换和配置，由于逐条输入命令较慢，所以我们建立一个脚本一起执行：

在脚本中输入以下内容：

--打开包的转发
--清除ipvsadm一系列规则
--两个服务器的报文转发，rr代表轮叫算法，使用80端口
--配置两个web服务器，从172.16.115.121转发到192.168.1.10和192.168.1.20

 

然后我们给脚本附上相应的权限并执行脚本：

接下来我们配置两个web服务器
修改eth0的IP地址，使其和主机的eth1在同一个网段:

 

保存退出

 

然后配置网关:

 

 

重启网卡：

 

然后我们建一个web页面:

 

写入如下内容:

 

重启apache服务:

同样，我们在web2上配置其IP为：192.168.1.20 网关：192.168.1.1
为了便于区别，我们在web2上的web页面设成和web1不一样的内容

 

 

同样重启网卡和apache服务:

service network restart
service httpd restart

然后我们打开浏览器，输入172.16.115.121
出现访问页面：

然后刷新，有出现不同的访问页面：

 

 

 

到此，整个实验已基本完成，在实际应用中两个web服务器可以放置相同的web页面，它们可以通过nfs文件共享进行连接，当外界访问LVS服务

器的时候就会出现相同的web页面，从而达到了Linux负载均衡的目的。