LVS均衡负载之DR模式
LVS均衡负载之DR模式
- 一、工作模式
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- (一)数据包流向分析
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- 第一步：
- 第二步：
- 第三步：
- 第四步：
- （二）DR模式的特点
- 二、LVS-DR中的ARP问题
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- 问题一：
- 问题二：
- 三、案例环境
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- （一）部署NFS共享服务器
- （二）配置节点服务器
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- 1.关闭防火墙
- 2.配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.190.100）
- 3.调整内核的ARP 响应参数以阻止更新 VIP 的MAC 地址，避免发生冲突
- 4.快捷方式配置服务脚本执行配置
- 5.配置网页服务
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- 1）Web节点服务器1：ens33：192.168.190.12 lo:0 (VIP)：192.168.190.100
- 2）web2
- 三、配置负载调度器
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- 1.关防火墙，加载ip_vs模块
- 2.配置虚拟ip
- 3.调整 proc 响应参数
- 4.配置负载分配策略
- 四、windows客户机访问登入验证
一、工作模式
直接路由:简称DR模式，采用半开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，但各节点并不是分散在各地，而是与调度器位于同一个物理网络。负载调度器与各个节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道
(一)数据包流向分析
第一步：
客户端发送请求到 Director Server (负载均衡器），请求的数据报文到达内核空间。
1.数据报文
| 源 IP | 客户端的 IP |
|---|---|
| 目标 IP | ------ VIP（虚拟ip地址） |
| 源 MAC | ------客户端的 MAC |
| 目的 MAC | ------ Director Server 的 MAC |
第二步：
内核空间判断数据包的目标 IP 是本机 VIP ，此时 IPVS（IP 虚拟服务器）比对数据包请求的服务是否是集群服务，是集群服务就重新封装数据包。然后将数据包发送给根据负载均衡算法选择的 Real Server。（Director Server 和 Real Server 在同一个网络中，数据通过二层数据链路层来传输）
数据报文
| 源 IP | 客户端的 IP |
|---|---|
| 目标 IP | VIP |
| 源 MAC | Director Server 的 MAC |
| 目的 MAC | Real Server 的 MAC |
第三步：
到达 Real Server 的请求报文的 MAC 地址是自身的 MAC 地址，就接收此报文。数据包重新封装报文，将响应报文通过 lo 接口传送给物理网卡然后向外发出
数据报文
| 源 IP | VIP |
|---|---|
| 目标 IP | 客户端的 IP |
| 源 MAC | Real Server 的 MAC |
| 目的 MAC | 客户端的 MAC |
第四步：
通过交换机和路由器将响应报文传送到客户端。客户端收到回复报文，得到想要的服务，但是不会知道是哪台服务器处理的
（二）DR模式的特点
- Director Server 和 Real Server 必须在同一个物理网络中。
- Real Server 可以使用私有地址，也可以使用公网地址。如果使用公网地址，可以通过互联网对 RIP 进行直接访问。
- Director Server 作为群集的访问入口，但不作为网关使用。
- 所有的请求报文经由 Director Server，但回复响应报文不能经过 Director Server。
- Real Server的网关不允许指向Director Server IP，即 Real Server 发送的数据包不允许经过 Director Server。
- Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址。
二、LVS-DR中的ARP问题
问题一：
1.在LVS-DR负载均衡集群中，负载均衡与节点服务器都要配置相同的VIP地址。
2.在局域网中具有相同的IP地址，势必会造成各服务器ARP通信的紊乱。
解决思路：
- 当ARP广播发送到LVS-DR集群时，因为负载均衡器和节点服务器都是连接到相同网络上，它们都会接收到ARP广播。
- 只有前端的负载均衡器进行响应，其他节点服务器不应该响应ARP广播。
3.对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求。
解决方法：
- 使用虚接口lo:0承载VIP地址
- 设置内核参数arp_ignore=1:系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
问题二：
1.RealServer返回报文（源IP是VIP）经路由器转发，重新封装报文时，需要先获取路由器的MAC地址。
2.发送ARP请求时，Linux默认使用IP包的源IP地址（即VIP）作为ARP请求包中的源IP地址，而不使用发送接口的IP地址
3.路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项
4.原有的VIP对应Director的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址
5.路由器根据ARP表项，会将新来的请求报文转发给RealServer，导致Director的VIP失效
解决方法：
- 对节点服务器进行处理，设置内核参数arp_announce=2：系统不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址，而选择发送接口的IP地址。
- 解决ARP的两个问题的设置方法
修改 /etc/sysctl.conf 文件
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore=1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2
net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1
net.ipv4.conf.all.arp_announce=2
三、案例环境
调度服务器一台：
IP地址：192.168.190.11 ens33:0 (VIP)：192.168.190.100
Web服务器两台：
IP地址：192.168.190.12（Server1）lo:0 (VIP)：192.168.190.100
IP地址：192.168.190.13（Server2）lo:0 (VIP)：192.168.190.100
NFS共享服务器一台：
IP地址：192.168.190.14
客户机windows验证
192.168.190.5
此次搭建在同一局域网内，设置网络时不用网关和DNS，注释即可。如果不在同一网段，需要配置网关
（一）部署NFS共享服务器
NFS服务器：192.168.190.14
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum -y install nfs-utils rpcbind
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
mkdir /opt/server1
mkdir /opt/server2
chmod 777 /opt/server1
chmod 777 /opt/server2
vim /etc/exports
/opt/test1 192.168.190.0/24(rw,sync)
/opt/test2 192.168.190.0/24(rw,sync)
systemctl restart nfs
systemctl restart rpcbind
exportfs -rv
（二）配置节点服务器
Web节点服务器1：ens33：192.168.190.12 lo:0 (VIP)：192.168.190.100
Web节点服务器2：ens33：192.168.190.13 lo:0 (VIP)：192.168.190.100
接下来是两台服务器相同的配置
1.关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
2.配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.190.100）
#此地址仅用做发送 Web 响应数据包的源地址，并不需要监听客户机的访问请求（改由调度器监听并分发）。
#因此使用虚接口 ens33:0 来承载 VIP 地址，并为本机添加一条路有记录，将访问 VIP 的数据限制在本地，以避免通信紊乱。
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.190.100
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes
ifup lo:0
ifconfig lo:0
#设置临时的路由，重启失效；禁锢路由
route add -host 192.168.190.100 dev lo:0
#查看路由
route -n
#编写脚本开机自动添加路由，
vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.190.100 dev lo:0
chmod +x /etc/rc.d/rc.local
3.调整内核的ARP 响应参数以阻止更新 VIP 的MAC 地址，避免发生冲突
vim /etc/sysctl.conf
......
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1 #系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2 #系统不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址，而选择发送接口的IP地址
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
sysctl -p
yum install -y nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service
4.快捷方式配置服务脚本执行配置
vim dr.sh
#!/bin/bash
ifconfig lo:0 192.168.190.100 broadcast 192.168.190.100 netmask 255.255.255.255 up
route add -host 192.168.100.100 dev lo:0
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
sysctl -p
sh dr.sh
5.配置网页服务
1）Web节点服务器1：ens33：192.168.190.12 lo:0 (VIP)：192.168.190.100
showmount -e 192.168.190.14
mount.nfs 192.168.190.14:/opt/server1 /var/www/html
#或者设置自动挂载
vim /etc/fstab
192.168.190.14:/opt/server1 /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0
echo 'this is server1 !' > /var/www/html/index.html
2）web2
showmount -e 192.168.190.14
mount.nfs 192.168.190.14:/opt/server2 /var/www/html
echo 'this is server2 !' > /var/www/html/index.html
三、配置负载调度器
负载调度器：192.168.190.11 ens33:0 (VIP)：192.168.190.100 注意：网卡配置文件需要注释网关
1.关防火墙，加载ip_vs模块
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
#加载ip_vs模块，并安装ipvsadm工具
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum install -y ipvsadm
2.配置虚拟ip
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.190.100
NETMASK=255.255.255.255
ifup ens33:0
ifconfig ens33:0
或者
ifconfig ens33:0 192.168.190.100 broadcast 192.168.190.100 netmask 255.255.255.255 up
3.调整 proc 响应参数
#由于 LVS 负载调度器和各节点需要共用 VIP 地址，应该关闭Linux 内核的重定向参数响应，不充当路由器，
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
sysctl -p #刷新加载
4.配置负载分配策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或者
ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service
ipvsadm -C #清除原有策略
ipvsadm -A -t 192.168.190.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.190.100:80 -r 192.168.190.12:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.190.100:80 -r 192.168.190.13:80 -g
#查看节点状态，Route代表 DR模式
ipvsadm -ln
ipvsadm命令选项解析：
-C：清除内核虚拟服务器表中的所有记录
-A：添加虚拟服务器
-a：添加真实服务器
-t：指定VIP地址及TCP端口
-r：指定RIP地址及TCP端口
-s rr：启用轮询算法
-m：指定LVS的工作模式为NAT模式
-g：DR模式
-i：TUN模式
四、windows客户机访问登入验证
