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Linux系统中集群技术及其配置实例

2006-09-18 07:51:17           
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一、集群和Linux上的集群解决方案

  集群系统(Cluster)主要解决下面几个问题:

  高可靠性(HA)。利用集群管理软件,当主服务器故障时,备份服务器能够自动接管主服务器的工作,并及时切换过去,以实现对用户的不间断服务。

  高性能计算(HP)。即充分利用集群中的每一台计算机的资源,实现复杂运算的并行处理,通常用于科学计算领域,比如基因分析,化学分析等。

  负载平衡。即把负载压力根据某种算法合理分配到集群中的每一台计算机上,以减轻主服务器的压力,降低对主服务器的硬件和软件要求。

  在实际应用中,最常见的情况是利用集群解决负载平衡问题,比如用于提供WWW服务。在这里主要展示如何使用LVS(Linux Virtial Server)来实现实用的WWW负载平衡集群系统。

  二、LVS简介

  LVS是章文嵩博士发起和领导的优秀的集群解决方案,许多商业的集群产品,比如RedHat的Piranha,TurboLinux公司的Turbo Cluster等,都是基于LVS的核心代码的。在现实的应用中,LVS得到了大量的部署,请参考http: //www.linuxvirtualserver.org/deployment.html

  关于Linux LVS的工作原理和更详细的信息,请参考http://www.linuxvirtualserver.org。

  三、LVS配置实例

  通过Linux LVS,实现WWW,Telnet服务的负载平衡。这里实现Telnet集群服务仅为了测试上的方便。

  LVS有三种负载平衡方式,NAT(Network Address Translation),DR(Direct Routing),IP Tunneling。其中,最为常用的是DR方式,因此这里只说明DR(Direct Routing)方式的LVS负载平衡。

  1、网络拓扑结构。

  如图1所示,为测试方便,4台机器处于同一网段内,通过一交换机或者集线器相连。实际的应用中,最好能够将虚拟服务器vs1和真实服务器rs1, rs2置于于不同的网段上,即提高了性能,也加强了整个集群系统的安全性。

  2、服务器的软硬件配置

  首先说明,虽然本文的测试环境中用的是3台相同配置的服务器,但LVS并不要求集群中的服务器规格划一,相反,可以根据服务器的不同配置和负载情况,调整负载分配策略,充分利用集群环境中的每一台服务器。

  这3台服务器中,vs1作为虚拟服务器(即负载平衡服务器),负责将用户的访问请求转发到集群内部的rs1,rs2,然后由rs1,rs2分别处理。

  client为客户端测试机器,可以为任意操作系统。

  4台服务器的操作系统和网络配置分别为:

  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是允许用户访问的IP。

  虚拟服务器的集群配置

  大部分的集群配置工作都在虚拟服务器vs1上面,需要下面的几个步骤:

  重新编译内核。

  首先,下载最新的Linux内核,版本号为2.2.19,下载地址为:http://www.kernel.org/,解压缩后置于/usr/src/linux目录下。

  其次需要下载LVS的内核补丁,地址为:http://www.linuxvirtualserver.org/software/ipvs- 1.0.6-2.2.19.tar.gz。这里注意,如果你用的Linux内核不是2.2.19版本的,请下载相应版本的LVS内核补丁。将ipvs- 1.0.6-2.2.19.tar.gz解压缩后置于/usr/src/linux目录下。

然后,对内核打补丁,如下操作:

  

[root@vs2 /root]# cd /usr/src/linux 

[root@vs2 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编译Linux的内核。特别注意以下选项: 

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) <--最好选择此项,以便观察LVS的调试信息 

* (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,带*号的为必选项。

然后就是常规的编译内核过程,不再赘述,请参考编译 Linux 教程

   在这里要注意一点:如果你使用的是RedHat自带的内核或者从RedHat下载的内核版本,已经预先打好了LVS的补丁。这可以通过查看/usr/src/linux/net/目录下有没有几个ipvs开头的文件来判断:如果有,则说明已经打过补丁。

   编写LVS配置文件,实例中的配置文件如下:

  

#lvs_dr.conf (C) Joseph Mack mack@ncifcrf.gov 

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------------------------------------

  将该文件置于/etc/lvs目录下。

   使用LVS的配置脚本产生lvs.conf文件。该配置脚本可以从http: //www.linuxvirtualserver.org/Joseph.Mack/configure-lvs_0.8.tar.gz 单独下载,在ipvs-1.0.6-2.2.19.tar.gz包中也有包含。

   脚本configure的使用方法:

   [root@vs2 lvs]# configure lvs.conf

   这样会产生几个配置文件,这里我们只使用其中的rc.lvs_dr文件。

   修改/etc/rc.d/init.d/rc.local,增加如下几行:

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

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

   # 显示最多调试信息

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

   配置NFS服务。这一步仅仅是为了方便管理,不是必须的步骤。

  假设配置文件lvs.conf文件放在/etc/lvs目录下,则/etc/exports文件的内容为:

   /etc/lvs ro(rs1,rs2)

   然后使用exportfs命令输出这个目录:

   [root@vs2 lvs]# exportfs

   如果遇到什么麻烦,

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