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Linux系統中集群及其配置實例

出處:網絡 作者: 佚名 時間:2006-6-1 8:48:00
一、集群和Linux上的集群解決方案

  集群系統(Cluster)主要解決下面幾個問題:

  高可靠性(HA)。利用集群管理軟件,當主服務器故障時,備份服務器能夠自動接管主服務器的工作,并及時切換過去,以實現對用戶的不間斷服務。

  高性能計算(HP)。即充分利用集群中的每一臺計算機的資源,實現復雜運算的并行處理,通常用于科學計算領域,比如基因分析,化學分析等。

  負載平衡。即把負載壓力根據某種算法合理分配到集群中的每一臺計算機上,以減輕主服務器的壓力,降低對主服務器的硬件和軟件要求。

  在實際應用中,最常見的情況是利用集群解決負載平衡問題,比如用于提供WWW服務。在這里主要展示如何使用LVS(Linux Virtial Server)來實現實用的WWW負載平衡集群系統。

  二、LVS簡介
  LVS 是章文嵩博士發起和領導的優秀的集群解決方案,許多商業的集群產品,比如RedHat的Piranha,TurboLinux公司的Turbo Cluster等,都是基于LVS的核心代碼的。在現實的應用中,LVS得到了大量的部署,請參考http: //www.linuxvirtualserver.org/deployment.html

  關于Linux LVS的工作原理和更詳細的信息,請參考http://www.linuxvirtualserver.org。

  三、LVS配置實例
  通過Linux LVS,實現WWW,Telnet服務的負載平衡。這里實現Telnet集群服務僅為了測試上的方便。

  LVS有三種負載平衡方式,NAT(Network Address Translation),DR(Direct Routing),IP Tunneling。其中,最為常用的是DR方式,因此這里只說明DR(Direct Routing)方式的LVS負載平衡。

  1、網絡拓撲結構。

  


  如圖1所示,為測試方便,4臺機器處于同一網段內,通過一交換機或者集線器相連。實際的應用中,最好能夠將虛擬服務器vs1和真實服務器rs1, rs2置于于不同的網段上,即提高了性能,也加強了整個集群系統的安全性。

  2、服務器的軟硬件配置

  首先說明,雖然本文的測試環境中用的是3臺相同配置的服務器,但LVS并不要求集群中的服務器規格劃一,相反,可以根據服務器的不同配置和負載情況,調整負載分配策略,充分利用集群環境中的每一臺服務器。

  這3臺服務器中,vs1作為虛擬服務器(即負載平衡服務器),負責將用戶的訪問請求轉發到集群內部的rs1,rs2,然后由rs1,rs2分別處理。

  client為客戶端測試機器,可以為任意操作系統。

  4臺服務器的操作系統和網絡配置分別為:
vs1: RedHat 6.2, Kernel 2.2.19
vs1: eth0 192.168.0.1
vs1: eth0:101 192.168.0.101
rs1: RedHat 6.2, Kernel 2.2.14
rs1: eth0 192.168.0.3
rs1: dummy0 192.168.0.101
rs2: RedHat 6.2, Kernel 2.2.14
rs2: eth0 192.168.0.4
rs2: dummy0 192.168.0.101
client: Windows 2000
client: eth0 192.168.0.200
其中,192.168.0.101是允許用戶訪問的IP。
  虛擬服務器的集群配置

  大部分的集群配置工作都在虛擬服務器vs1上面,需要下面的幾個步驟:

  重新編譯內核。

  首先,下載最新的Linux內核,版本號為2.2.19,下載地址為:http://www.kernel.org/,解壓縮后置于/usr/src/linux目錄下。

  其次需要下載LVS的內核補丁,地址為:http://www.linuxvirtualserver.org/software/ipvs- 1.0.6-2.2.19.tar.gz。這里注意,如果你用的Linux內核不是2.2.19版本的,請下載相應版本的LVS內核補丁。將ipvs- 1.0.6-2.2.19.tar.gz解壓縮后置于/usr/src/linux目錄下。

  
然后,對內核打補丁,如下操作:
[[email protected] /root]# cd /usr/src/linux

  [[email protected] linux]# patch -p1 < ipvs-1.0.6-2.2.19/ipvs-1.0.6-2.2.19.patch

  下面就是重新配置和編譯Linux的內核。特別注意以下選項:

  1 Code maturity level options--->

  *  [*]Prompt for development and/or incomplete code/drivers

  2 Networking部分:

   [*] Kernel/User netlink socket

    [*] Routing messages

    <*> Netlink device emulation

  * [*] Network firewalls

    [*] Socket Filtering

    <*> Unix domain sockets

  * [*] TCP/IP networking

    [*] IP: multicasting

    [*] IP: advanced router

    [ ] IP: policy routing

    [ ] IP: equal cost multipath

    [ ] IP: use TOS value as routing key

    [ ] IP: verbose route monitoring

    [ ] IP: large routing tables

    [ ] IP: kernel level autoconfiguration

  * [*] IP: firewalling

    [ ] IP: firewall packet netlink device

  * [*] IP: transparent proxy support

  * [*] IP: masquerading

    --- Protocol-specific masquerading support will be built as modules.

  * [*] IP: ICMP masquerading

    --- Protocol-specific masquerading support will be built as modules.

  * [*] IP: masquerading special modules support

  *  IP: ipautofw masq support (EXPERIMENTAL)(NEW)

  *  IP: ipportfw masq support (EXPERIMENTAL)(NEW)

  *  IP: ip fwmark masq-forwarding support (EXPERIMENTAL)(NEW)

  * [*] IP: masquerading virtual server support (EXPERIMENTAL)(NEW)

    [*] IP Virtual Server debugging (NEW) <--最好選擇此項,
以便觀察LVS的調試信息

  * (12) IP masquerading VS table size (the Nth power of 2) (NEW)

  *  IPVS: round-robin scheduling (NEW)

  *  IPVS: weighted round-robin scheduling (NEW)

  *  IPVS: least-connection scheduling (NEW)

  *  IPVS: weighted least-connection scheduling (NEW)

  *  IPVS: locality-based least-connection scheduling (NEW)

  *  IPVS: locality-based least-connection with replication
scheduling (NEW)

  * [*] IP: optimize as router not host

  *  IP: tunneling

    IP: GRE tunnels over IP

    [*] IP: broadcast GRE over IP

    [*] IP: multicast routing

    [*] IP: PIM-SM version 1 support

    [*] IP: PIM-SM version 2 support

  * [*] IP: aliasing support

    [ ] IP: ARP daemon support (EXPERIMENTAL)

  * [*] IP: TCP syncookie support (not enabled per default)

    --- (it is safe to leave these untouched)

    < > IP: Reverse ARP

    [*] IP: Allow large windows (not recommended if <16Mb of memory)

    < > The IPv6 protocol (EXPERIMENTAL)
上面,帶*號的為必選項。 
然后就是常規的編譯內核過程,不再贅述,請參考編譯 Linux 教程

  在這里要注意一點:如果你使用的是RedHat自帶的內核或者從RedHat下載的內核版本,已經預先打好了LVS的補丁。這可以通過查看/usr/src/linux/net/目錄下有沒有幾個ipvs開頭的文件來判斷:如果有,則說明已經打過補丁。

  編寫LVS配置文件,實例中的配置文件如下:
#lvs_dr.conf (C) Joseph Mack [email protected]

  LVS_TYPE=VS_DR

  INITIAL_STATE=on

  VIP=eth0:101 192.168.0.101 255.255.255.0 192.168.0.0

  DIRECTOR_INSIDEIP=eth0 192.168.0.1 192.168.0.0 255.255.255.0
192.168.0.255

  SERVICE=t telnet rr rs1:telnet rs2:telnet

  SERVICE=t www rr rs1:www rs2:www

  SERVER_VIP_DEVICE=dummy0

  SERVER_NET_DEVICE=eth0

  #----------end lvs_dr.conf------------------------------------
將該文件置于/etc/lvs目錄下。

  使用LVS的配置腳本產生lvs.conf文件。該配置腳本可以從http: //www.linuxvirtualserver.org/Joseph.Mack/configure-lvs_0.8.tar.gz 單獨下載,在ipvs-1.0.6-2.2.19.tar.gz包中也有包含。

  腳本configure的使用方法:

  [[email protected] lvs]# configure lvs.conf

  這樣會產生幾個配置文件,這里我們只使用其中的rc.lvs_dr文件。

  修改/etc/rc.d/init.d/rc.local,增加如下幾行:

  echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

  echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_always_defrag

  # 顯示最多調試信息

  echo 10 > /proc/sys/net/ipv4/vs/debug_level

  配置NFS服務。這一步僅僅是為了方便管理,不是必須的步驟。

  假設配置文件lvs.conf文件放在/etc/lvs目錄下,則/etc/exports文件的內容為:

  /etc/lvs ro(rs1,rs2)

  然后使用exportfs命令輸出這個目錄:

  [[email protected] lvs]# exportfs

  如果遇到什么麻煩,可以嘗試:

  [[email protected] lvs]# /etc/rc.d/init.d/nfs restart

  [[email protected] lvs]# exportfs

  這樣,各個real server可以通過NFS獲得rc.lvs_dr文件,方便了集群的配置:你每次修改lvs.conf中的配置選項,都可以即可反映在rs1,rs2的相應目錄里。

  修改/etc/syslogd.conf,增加如下一行: kern.*  /var/log/kernel_log

  這樣,LVS的一些調試信息就會寫入/var/log/kernel_log文件中.

  real server的配置

  real server的配置相對簡單,主要是是以下幾點:

  配置telnet和WWW服務。telnet服務沒有需要特別注意的事項,但是對于www服務,需要修改httpd.conf文件,使得apache在虛擬服務器的ip地址上監聽,如下所示:

  Listen 192.168.0.101:80

  關閉real server上dummy0的arp請求響應能力。這是必須的,具體原因請參見ARP problem in LVS/TUN and LVS/DR(http://www.linuxvirtualserver.org/arp.html)。關閉dummy0的arp響應的方式有多種,比較簡單地方法是,修改/etc/rc.d/rc.local文件,增加如下幾行: echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/hidden

  ifconfig dummy0 up

  ifconfig dummy0 192.168.0.101 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.0.0 up

  echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/dummy0/hidden

  再次修改/etc/rc.d/rc.local,增加如下一行:(可以和步驟2合并)

  echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

  
  1.         LVS的測試
  好了,經過了上面的配置步驟,現在可以測試LVS了,步驟如下:
  1. 分別在vs1,rs1,rs2上運行/etc/lvs/rc.lvs_dr。注意,rs1,rs2上面的/etc/lvs目錄是vs2輸出的。如果您的NFS配置沒有成功,也可以把vs1上的/etc/lvs/rc.lvs_dr復制到rs1,rs2上,然后分別運行。
  2. 確保rs1,rs2上面的apache已經啟動并且允許telnet。
  3. 然后從client運行telnet 192.168.0.101,如果登錄后看到如下輸出就說明集群已經開始工作了:(假設以guest用戶身份登錄)
[[email protected] guest]$-----------說明已經登錄到服務器rs1上。
再開啟一個telnet窗口,登錄后會發現系統提示變為:
[[email protected] guest]$-----------說明已經登錄到服務器rs2上。
然后在vs2上運行如下命令:
[[email protected] /root]ipvsadm
運行結果應該為:
IP Virtual Server version 1.0.6 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port             Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.0.101:telnet rr
-> rs2:telnet                     Route   1      1          0
-> rs1:telnet                     Route   1      1          0
TCP  192.168.0.101:www rr
-> rs2:www                        Route   1      0          0
-> rs1:www                        Route   1      0          0
至此已經驗證telnet的LVS正常。
------
然后測試一下WWW是否正常:用你的瀏覽器查看http://192.168.0.101/是否有什么變化?為了更明確的區別響應來自那個real server,可以在rs1,rs2上面分別放置如下的測試頁面(test.html):

  我是real server #1 or #2

  然后刷新幾次頁面(http://192.168.0.101/test.html),如果你看到“我是real server #1”和“我是real server #2”交替出現,說明www的LVS系統已經正常工作了。

  但是由于Internet Explore 或者Netscape本身的緩存機制,你也許總是只能看到其中的一個。不過通過ipvsadm還是可以看出,頁面請求已經分配到兩個real server上了,如下所示:
IP Virtual Server version 1.0.6 (size=4096)

  Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

  -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

  TCP 192.168.0.101:telnet rr

  -> rs2:telnet Route  1 0 0

  -> rs1:telnet Route  1 0 0

  TCP 192.168.0.101:www rr

  -> rs2:wwwRoute  1 0 5

  -> rs1:wwwRoute  1 0 4
  或者,可以采用linux的lynx作為測試客戶端,效果更好一些。如下運行命令:

  [[email protected] /root]while true; do lynx -dump http://10.64.1.56/test.html; sleep 1; done

  這樣,每隔1秒鐘“我是realserver #1”和“我是realserver #2”就交替出現一次,清楚地表明響應分別來自兩個不同的real server。

  五調試技巧

  如果您的運氣不好,在配置LVS的過程中也許會遇到一些困難,下面的技巧或許有幫助:

  首先確定網絡硬件沒有問題,尤其是網線,ping工具就足夠了。

  使用netstat查看端口的活動情況。

  使用tcpdump查看數據包的流動情況。

  查看/var/log/kernel_log文件。
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