Linux上的集群及其配置实例

　　作者：宿宝臣
　　
　　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）。利用集群治理软件，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。
　　基于Linux的集群解决方案可谓百花齐放，具体请参见（Linux 集群大全--哪种群集适合您？）。
　　
　　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的工作原理和更具体的信息，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。
　　 Linux上的集群及其配置实例

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　　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是答应用户访问的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。这里注重，假如你用的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。非凡注重以下选项：
　　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
　　
　　在这里要注重一点：假如你使用的是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开头的文件来判定：假如有，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治理，不是必须的步骤。
　　假设配置文件l