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：

[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。