企业级负载均衡集群——lvs的DR模式（直接路由模式）详细说明
1.DR模式的原理
其实就是在一台主机上面搭建lvs服务器，设置lvs的工作模式是DR模式，lvs仅仅是一个调度器，它会把客户端的请求转发给后备服务器
DR模式直接由后备服务器把数据返回给客户端，不需要逆向发送数据包，此时lvs专注做调度就可，效率很高
此时lvs调度器叫做DS调度器(director server)，RS是真正的后端web服务器(real server)
Client发送请求 --> DS(调度器) -->prerouting --> INPUT -->postrouting -->RS（真正的服务器）–>lo回环接口 --> 网卡eth0 -->Client
整个过程的数据流向如下
用户（client）发送请求给调度器(DS)，DS调度器先把请求发往prerouting链（内核空间kernal space），确定请求的是不是VIP
到了INPUT链之后，如果请求的是集群服务，会在这里修改MAC地址，把源MAC地址改为DS的MAC地址
把目的MAC地址改为RS的MAC地址，此时IP仍然不变，处理完成后把请求发往postrouting链
检测请求的是否为RS（会检测请求的MAC地址），如果是，接受请求，把请求通过回环接口发给出口的网卡，再发回给客户端
数据在系统内的交流用的是回环接口，与外部的交流用的是网卡eth0
DR模式高效的原因就是RS服务器会直接响应客户端的请求，发送的请求一直往前发送数据包，不会再返回数据包给调度器
注意：这里的prerouting，input，postrouting都是iptables防火墙里面的链，如果不懂先回去复习iptables
2.DR模式中的名词解释
| DS | 调度器，lvs的前端设备 |
|---|---|
| RS | 真正提供服务的后端服务器 |
| RIP | 后端服务器的ip地址 |
| DIP | 调度器和后端服务器通信的ip |
| 源IP | CIP（客户端的IP） |
| 目的IP | VIP（设置的统一入口），对外公布的ip，客户请求进来的ip |
| 源MAC地址 | DS调度器的MAC地址 |
| 目的MAC地址 | RS真正服务器的MAC地址 |
3.DR模式的特点
所有的请求报文都是由调度器（DS）进行调度的
DR模式不支持端口映射
RS和DS必须在同一网络，可以不在同一网段，使用交换机即可
MAC地址在第二层，数据链路层，还没有到IP所在的网络层
realserver的RIP和Director的DIP必须处于同一网段中，以便使用MAC地址进行通信
realserver上必须配置VIP地址，以便接收director转发过来的数据包，以及作为响应报文的源IP
realserver响应给客户端的数据包的源和目的IP为VIP—>CIP
director只处理入站请求，响应请求由realserver完成
七层调度（负载均衡），4层分摊流量
LVS（Linux Virtual Server）Linux虚拟服务器
附着在netfilter上，有5个内置的钩子函数处理内置的请求，工作在4层模型上，会强行改变数据的流向
它不接受请求，只是一个调度器，把请求发给后端真正的服务器（RS）
LVS包括两个东西：
（1）IPVS：工作在INPUT链，依附于5个内置钩子函数，其实就是一段代码，已经集成在LInux的源码中
（2）IPVSADM：具体编写策略的工具
DR模式改变的是MAC地址
DR模式可能会有人恶意连接，一直发送数据包给一台后端服务器，不轮询，导致后端服务器瘫痪，可以解决
4.搭建实验环境
一共需要3台rhel7.5版本的虚拟机
| 主机信息 | 主机的功能（服务） |
|---|---|
| 真机172.25.8.250 | 客户端client |
| server1(172.25.8.1) | lvs调度器（DS） |
| server2(172.25.8.2) | 后端的web服务器1（RS） |
| server3(172.25.8.3) | 后端的web服务器2（RS） |
在真机中开启三台虚拟机
1台做lvs调度器，两台做后端轮询的web服务器，用真机分别连接三台虚拟机，真机本身是客户端
5.实现lvs调度器的DR模式
注意：虽然lvs的调度算法很多，为了实验效果明显起见，我们使用轮询算法
实验步骤如下
- （1）在server1上面搭建lvs服务
yum search ipvsadm寻找这个服务（工具）
yum install ipvsadm.x86_64 -y安装服务
此时的虚拟机版本是7.5的，7.5版本的yum源的packages安装包中有LoadBalancer负载均衡模块，因此不再需要搭建负载均衡的yum源
如果是6.5版本的yum源，需要搭建负载均衡的yum源才可以安装这个服务
- （2）ipvsadm -l列出策略（查看调度策略）
- （3）查看ipvsadm服务的基本信息
systemctl status ipvsadm.service可以看出这个服务的启动脚本
vim /usr/lib/systemd/system/ipvsadm.service查看开启这个服务的时候都干了一些什么
- （4）开启服务
systemctl start ipvsadm.service开启服务,错误
- （5）cat /var/log/messages在日志里面查看服务启动错误的原因
- （6）排除错误
touch /etc/sysconfig/ipvsadm 建立编写策略的文件
systemctl start ipvsadm.service开启服务，正确
systemctl status ipvsadm.service再次查看服务的状态
- （7）配置服务
vim /etc/sysconfig/ipvsadm-config
修改lvs服务的配置文件:no->yes,重启服务的时候保存策略
- （8）设置DR模式的访问策略
ipvsadm -A -t 172.25.12.100:80 -s rr 设置客户端进入lvs调度器的入口地址，调度算法是轮询
ipvsadm -a -t 172.25.12.100:80 -r 172.25.12.2:80 -g设置lvs的策略：入口的第一台后端服务器的信息
ipvsadm -a -t 172.25.12.100:80 -r 172.25.12.3:80 -g设置lvs的策略：入口的第二台后端服务器的信息
-s表示调度算法，rr表示轮询，-g表示lvs调度器工作在DR模式
cat /etc/sysconfig/ipvsadm 查看策略文件，发现没有策略
systemctl restart ipvsadm.service重启服务的时候保存策略
cat /etc/sysconfig/ipvsadm 查看策略文件，发现有策略
- （9）设置两台后端服务器（server2和server3）的apache服务，也就是web服务
yum install httpd -y安装httpd
vim /var/www/html/index.html编写共享页面
systemctl restart httpd重启
- （11）在lvs服务器上面查看刚才设置的调度策略（DR模式的轮询）
ipvsadm -l做解析，慢
ipvsadm -nl不做解析，快
- （12）测试前的准备工作
在真机里面测试，先做解析
在lvs(server1)上面设置用户访问的入口地址:ip addr add 172.25.8.100/24 dev eth0
ip a查看
在后端服务器1(server2)上面设置用户访问的入口地址:ip addr add 172.25.8.100/24 dev eth0
ip a查看
在后端服务器2(server3)上面设置用户访问的入口地址:ip addr add 172.25.8.100/24 dev eth0
ip a查看
注意：在两个web服务器上设置用户访问的入口地址是为了web服务器可以直接给客户端发送资源，不需要再返回给调度器
因为客户端访问的是入口地址，如果不适用入口地址给客户发送资源，客户可能不会接收这个数据包
如果直接在客户端curl 172.25.8.100发现客户端要不到资源
因为DR工作模式是：client->vs->rs->client，由后备服务器端直接送回资源给客户端
但是客户端问172.25.8.100要的资源，后端服务器直接把资源给客户端，客户端不会识别
因此要在两个后端服务器上面设置入口地址
- （13）在真机上面测试
第一次
第二次
第三次
注意：此时客户端访问资源有时候轮询，有时候不轮询，出现这样的现象是为什么呢？
造成这种情况的原因是因为DR模式是通过修改MAC地址进行访问的，调度器和两台web服务器上都有172.25.8.100这个入口地址ip
所以客户端在请求的时候，三台虚拟机都有可能回复请求，客户端会记录回复他的那台虚拟机的mac地址
所以下次在访问的时候他会找记录过的mac地址对应的虚拟机（有可能是真实的服务器）直接访问
这在现实中是不允许的，因为如果请求全部发往后端某一台真正的服务器的话，这台服务器会因为压力过大而宕机
而且，直接访问后端的真正的服务器，我们的server1（LVS调度器）也就没有起到作用
并没有实现真正意义上的负载均衡，这也是DR模式的一个缺点
这就类似于DDOS攻击，有可能会导致后端服务器瘫痪，造成用户不能正常访问资源
- （14）在客户端查看它访问的入口地址的主机的MAC地址是多少
- （15）在客户端删除刚才记录的MAC地址，再次访问
6.现在解决DR模式不轮询的问题，因为DR模式使用的是MAC地址
会造成DDOS攻击，导致后端服务器瘫痪
因为客户端第一次访问172.25.8.100的时候server1,server2,server3均可以接收客户端的请求，这个是随机的
有可能不会经过lvs调度器，客户端直接问web服务器要资源
在两个web后端上进行设置，防止ddos攻击
在server2（第一个后端服务器）上进行设置
- （1）yum install -y arptables_jf安装针对MAC地址的防火墙管理工具
- （2）arptables -nL查看设置的访问规则，没有，因为还没有进行设置
- （3）man arptable可以查看设置规则
- （4）设置规则
arptables -A INPUT -d 172.25.8.100 -j DROP丢弃客户端的直接访问
arptables -A OUTPUT -s 172.25.8.100 -j mangle --mangle-ip-s 172.25.8.2使自己以172.25.8.100的身份发送资源给客户端
cat /etc/sysconfig/arptables查看规则
arptables-save > /etc/sysconfig/arptables保存策略
cat /etc/sysconfig/arptables再次查看
systemctl start arptables.service重启服务
systemctl status arptables.service
在两个web服务器上面进行同样的操作，server3（后端服务器）同理
在真机上面进行测试
此时做完这个：就可以实现调度了
web2和web3就不会接受客户端的请求了，每次客户端的访问只能由调度器接受
只有调度器才会接收这个请求，因此也就是通过lvs调度器的mac地址，因此可以实现正常访问
通过调度器访问时，因为调度器里面设置了调度规则，因此可以实现正常访问
清除缓存，发现轮询了
再次清除缓存，发现轮询了
可以看到客户端此时访问的MAC地址是lvs调度器的MAC地址
7.lvs调度器工作在DR模式的总结（个人理解以及总结）
因为lvs、web1、web2均有172.25.8.100这个ip地址
当客户端第一次找lvs调度器这个入口地址的时候
他可能直接找到web1或者web2，因此就不能实现调度了
现在在web1和web2上面进行设置拒绝客户端请求172.25.8.100这个ip
因此只有lvs调度器入口地址才会接受客户端的请求
因此客户端访问就是一直是使用调度器的MAC地址
每次客户端只能通过lvs调度器去找web1和web2服务
这样就实现了调度，轮询工作
当客户端发送数据包给172.25.8.100（lvs）的时候（源地址172.25.8.250–》目的地址172.25.8.100）
此时lvs会将源mac地址变为lvs服务器的mac地址，将目的mac地址变为web服务器的mac地址，然后就实现调度了
直接去找目标mac地址，然后找web服务器，web服务器直接将数据返回给客户端（IP地址全程不变）
DR模式的特点
不支持端口影射
RS和DS必须在同一网络（不是同一网段）
DR工作在数据链路层使用的是MAC地址，还没有牵扯到IP地址
IP地址始终不变，变的是MAC地址
lo是回环接口（和自己进行交流的时候用，使用起来快），系统里服务和服务之间使用的回环接口，效率高，快
etho是网卡（和外界进行交流的时候用）