原来是这样的！——LVS-DR模式+Keepalived高可用群集

DR模式

在上一篇说过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
• 负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的IP隧道
  

LVS-DR数据包流向分析

如图所示，为方便进行原理分析，将Client与群集机器放在同一网络中，数据包流经的路线为1-2-3-4

1. Client向目标VIP发出请求，Director（负载均衡器）接收
   
2. Director根据负载均衡算法选择RealServer_1，不修改也不封装IP报文，而是将数据帧的MAC地址改为RealServer_1的MAC地址，然后在局域网上发送
   
3. RealServer_1收到这个帧，解封装后发现目标IP与本机匹配（RealServer事先绑定了VIP），于是处理这个报文。随后重新封装报文，发送到局域网
4. Client将收到回复报文。Client认为得到正常的服务，而不会知道是哪一台服务器处理的
   注意：如果跨网段，则报文通过路由器经由Internet返回给用户

LVS-DR中的ARP问题

问题1

现象

在LVS-DR负载均衡集群中，负载均衡器与节点服务器都要配置相同的VIP地址，那么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。

• 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的网络上，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

解决方案

对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求

• 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2

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

现象

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
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，如：ens33接口

• 路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项
• 原有的VIP对应Director的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址

解决方案

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

keepalived

案例分析

企业应用中，单台服务器承担应用存在单点故障的危险
一旦发生，企业服务将发生中断，造成极大的危害

keepalived工具

专门为LVS和HA设计的一款健康检查工具

• 支持故障自动切换（Failover）
• 支持节点健康状态检查（Health Checking）
• 官方网站：http://www.keepalived.org/

keepalived实现原理

Keepalived采用VRRP热备份协议实现Linux服务器的多机热备功能，VRRP （虚拟路由冗余协议）是针对路由器的一种备份解决方案。

• 由多台路由器组成一个热备组，通过共用的虚拟IP地址对外提供服务
• 每个热备组内同时只有一台主路由器提供服务，其他路由器处于冗余状态
• 若当前在线的路由器失效，则其他路由器会根据设置的优先级自动接替虚拟IP地址，继续提供服务

Keepalived可实现多机热备，每个热备组可有多台服务器，双机热备的故障切换是由虚拟IP地址的漂移来实现，适用于各种应用服务器

• 实现基于Web服务的双机热备
• 漂移地址：192.168.238.100
• 主、备服务器：192.168.238.11、192.168.238.12
  提供的应用服务：Web

LVS-DR+Keepalived群集部署

环境配置

主机	操作系统	IP地址	软件包/工具
Director（主）	centos7	192.168.238.11	ipvsadm、keepalived
Director（备）	centos7	192.168.238.12	ipvsadm、keepalived
web1	centos7	192.168.238.13	rpcbind、nfs-utils、httpd
web2	centos7	192.168.238.14	rpcbind、nfs-utils、httpd
客户端	windows	192.168.238.200	——

LVS-DR部署（192.168.238.11、192.168.238.12主备都要配置）

• 配置负载调度器

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install ipvsadm keepalived
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p

• 修改网卡配置，创建VIP漂移地址：192.168.238.100

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.238.100
NETMASK=255.255.255.255

service network restart 或 systemctl restart network
ifup ens33:0
ifconfig ens33:0
route add -host 192.168.238.100 dev ens33:0

• 负载均衡策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.238.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.238.100:80 -r 192.168.238.13:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.238.100:80 -r 192.168.238.14:80 -g
ipvsadm

ipvsadm -ln

配置web节点服务器（web1：192.168.238.13、web2：192.168.238.14）

• 安装httpd服务

systemctl stop firewalld
setenforce 0

yum -y install httpd
systemctl start httpd

--192.168.238.14---
echo 'this is zzw web!' > /var/www/html/index.html

--192.168.238.14---
echo 'this is abab web!' > /var/www/html/index.html

• 编辑回环口IP地址

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.238.100
NETMASK=255.255.255.255

service network restart 或 systemctl restart network
ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.238.100 dev lo:0

• 编辑内核配置

vim /etc/sysctl.conf

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

sysctl -p

配置Keepalived（主备服务器上都要配置）

• 备份配置文件

cd /etc/keepalived/
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak

• 修改配置文件

vim keepalived.conf

完整的配置文件如下，其中主备只在优先级priority不一样，其他都一样，主priority=110，备priority=105

bal_defs {
     
      router_id lvs_01
}
vrrp_instance vi_1 {
     
      state MASTER
      interface ens33
      virtual_router_id 51
      priority 110
      advert_int 1
      authentication {
     
           auth_type PASS
           auth_pass 6666
 }
virtual_ipaddress {
     
      192.168.238.100
}
}
virtual_server 192.168.238.100 80 {
     
      lb_algo rr
      lb_kind DR
      persistence_timeout 6
      protocol TCP
real_server 192.168.238.13 80 {
     
      weight 1
      TCP_CHECK {
     
          connect_port 80
          connect_timeout 3
          nb_get_retry 3
          delay_before_retry 3
   }
}
real_server 192.168.238.14 80 {
     
      weight 1
      TCP_CHECK {
     
          connect_port 80
          connect_timeout 3
          nb_get_retry 3
          delay_before_retry 3
   }
}
}

客户端（192.168.238.200）访问

访问192.168.238.100，隔一段时间进行刷新，轮询显示即成功


再将主服务器的keepalived服务器关闭


再用客户机访问以下192.168.238.100

总结

LVS-DR特性

1. Director Server和Real Server必须在同一个物理网络中
2. 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
3. Director Server作为群集的访问入口，但不作为网关使用
4. 所有的请求报文经由Director Server，但回复响应报文不能经过Director Server
5. 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
6. Real Server上的io接口配置了VIP的IP地址