LVS-DR概述及搭建，keepalived配置

LVS-DR概述及搭建

一、LVS-DR

为方便进行原理分析，将Clinet与群集机器放在同一网络中

1、数据包流向分析

（1）客户端发送请求到 Director Server（负载均衡器），请求的数据报文（源IP是CIP,目标IP是VIP）到达内核空间。

（2）Director Server 和 Real Server（节点服务器）在同一网络中，数据通过二层数据链路层来传输

（3）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为集群服务，是集群服务就重新封装数据包。修改源MAC地址为Director Server的MAC地址，修改目标MAC地址为Real Server的Mac地址，源IP地址与目标IP地址没有改变，然后将数据包发送给Real Server

（4）到达Real Server的请求报文的MAC地址是自身的MAC地址，就接受此报文。数据包重新封装报文（源IP地址为VIP，目标IP为CIP），将响应报文通过lo接口传送给物理网卡然后向外发出，Real Server事先绑定了VIP

（5）Real Server直接将响应报文传送到客户端

注：如果跨网段，则报文通过路由器经由Internet返回给用户

2、LVS-DR中的ARP问题

（1）问题1

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
1）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
2）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
1）使用虚接口lo:0承载VIP地址
2）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）

（2）问题二

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
1）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
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

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）

3、DR模式的特点

（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作为集群的访问入口，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lo接口配置VIP的IP地址

二、LVS-DR集群构建

1、案例环境

VIP:192.168.142.100

负载调度器：192.168.142.4

Web节点服务器1:192.168.142.5

Web节点服务器2:192.168.142.6

NFS服务器：192.168.142.10

客户端：192.168.142.3

2、配置负载调度器：192.168.142.4

（1）配置虚拟IP地址（VIP:192.168.80.100）

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
 
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0   #若隧道模式，复制为ifcfg-tunl0
 
vim ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
OBBOOT=yes
IPADDR=192.168.142.100
NETMASK=255.255.255.255  #设置为1
 
ifup ens33:0
ifconfig ens33:0

（2）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，需要关闭ICMP的重定向，不充当路由器
 
vim /etc/systcl.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  #读取内容

（3）配置负载分配策略

yum -y install ipvsadm
 
#启动服务前须保存负载分配策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或
ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
 
systemctl start ipvsadm
 
#清除原有配置
ipvsadm -C
 
#添加虚拟服务器、指定VIP地址及端口、指定负载调度算法
ipvsadm -A -t 192.168.142.100:80 -s rr
 
#添加真实节点服务器1，添加DR群集模式
ipvsadm -a -t 192.168.142.100:80 -r 192.168.142.5:80 -g
 
#添加真实节点服务器2，添加DR群集模式
ipvsadm -a -t 192.168.142.100:80 -r 192.168.142.6:80 -g
 
#启用策略
ipvsadm
 
#查看节点状态，Route代表DR模式
ipvsadm -ln
 
#保存策略
ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm

3、署NFS服务器：192.168.142.10

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
 
#安装nfs相关软件包
yum -y install nfs-utils rpcbind
 
#启动服务
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
 
#创建共享文件
mkdir /opt/111
mkdir /opt/222
echo "111111" > /opt/111/index.html
echo "222222" > /opt/222/index.html\
 
#给目录最大权限
chmod 777 /opt/111
chmod 777 /opt/222
 
#创建共享权限
vim /etc/exports
/opt/111 192.168.142.0/24(rw,sync)
/opt/222 192.168.142.0/24(rw,sync)
 
#发布共享并查看
exportfs -rv
showmount -e

4、Web节点服务器1:192.168.142.5

（1）配置虚拟IP地址（VIP：192.168.142.100）

#此地址仅用作发送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lo：0来承载VIP地址，并未本机添加一条路由记录，将访问VIP的数据限制在本地，以避免通信紊乱。
 
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
 
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
vim ifcfg-lo:0
 
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0<br>OBBOOT=yes<br>IPADDR=192.168.142.5<br>NETMASK=255.255.255.255     #子网掩码必须全为1
ifup lo:0
ifconfig lo:0

#添加路由
route add -host 192.168.142.100 dev lo:0
或
vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.142.100 dev lo:0    #添加为开机自启动

（2）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
syscti -p
 
或  
 
echo "1" > /etc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "2" > /etc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" > /etc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" > /etc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

（3）部署web共享服务

#安装web服务
yum install -y httpd
systemctl start httpd
 
#安装NFS服务,查看共享文件
yum -y install rpcbind nfs-utils
showmount -e 192.168.142.10
 
#开启NFS服务
systemctl start rpcbind
systemctl start nfs
 
#挂载使用
mount 192.168.142.10:/opt/111 /var/www/html
 
vim /etc/fstab              #配置自动挂载
192.168.142.10:/opt/111 /var/www/html defaults，_netdev 0 0　　

5、Web节点服务器2:192.168.142.6

（1）

#将节点服务器1配置好的内核参数配置文件通过SCP传输到节点服务器2当中
scp /etc/sysctl.conf 192.168.142.6:/etc/

（2）

#将将节点服务器1配置好的虚拟IP地址文件通过SCP传输到节点服务器2当中
scp /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0 192.168.142.6:/etc/sysconfig/network-scripts/ifcf

（3）部署web共享服务

#安装web服务
yum install -y httpd
systemctl start httpd
 
#安装NFS服务,查看共享文件
yum -y install rpcbind nfs-utils
showmount -e 192.168.142.10
 
#开启NFS服务
systemctl start rpcbind
systemctl start nfs
 
#挂载使用
mount 192.168.142.10:/opt/222 /var/www/html
 
vim /etc/fstab              #配置自动挂载
192.168.142.10:/opt/222 /var/www/html defaults，_netdev 0 0

（4）添加路由

route add -host 192.168.142.100 dev lo:0
route -n

6、客户机访问测试

LVS +Keepalived群集

一、Keepalived

1、应用环境

企业引用中，单台LVS服务器（单挂）承担应用存在单点故障的危险

单点故障一旦发生，企业服务将发生中断，造成极大的危害

2、Keepalived工具介绍

专为LVS和HA设计的一款健康检查工具

支持故障自动切换

支持节点健康状态检查

判断LVS负载调度器、节点服务器的可用性，当master主机出现故障及时切换到backup节点保证业务正常，当master故障主机恢复后将其重新加入群集并且业务重新切回到master节点

3、keepalived工作原理剖析

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

（1）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

（2）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

（3）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案例讲解 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

4、Keepalived体系主要模块及作用

core模块：keepalived的核心，负责主进程的启动、维护及全局配置文件的加载和解析

vrrp模块：实现vrrp协议

check模块：负责健康检查，常见的方式有端口检查及URL检查

二、部署LVS+Keepalived高可用群集

1、案例环境

主负载均衡器：192.168.142.4

备负载均衡器：192.168.142.10

web节点服务器1：192.168.142.5

web节点服务器2：192.168.142.6

vip：192.168.142.100

客户端：192.168.142.3

2、配置主负载均衡器：192.168.142.4

（1）关闭防火墙和安全功能、加载ip_vs模块、调整proc响应参数

systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
yum -y install ipvsadm
modprobe ip_vs     #加载ip_vs模块
cat /proc/net/ip_vs  #查看ip_vs版本信息
 
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 

（2）配置keepalived

yum -y install keepalived
 
cd /etc/keepalived/
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak
vim keepalived.conf
global_defs {
       #定义全局参数
  smtp_server 127.0.0.1   #邮件服务指向本地
  router_id LVS_01     #指定服务器的名称，主备服务器的名称须不同，主为LVS_01，备为LVS_02
  #vrrp_strict         #注释掉，取消严格遵守vrrp协议功能，否则vip无法被连接
}
vrrp_instance vi_1 {
            #定义VRRP热备实例参数
  state MASTER         #指定热备状态，主为master，备为backup
  interface ens33      #指定承载vip地址的物理接口
  virtual_router_id 10 #指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致
  #nopreempt           #如果设置非抢占模式，两个节点都必须加上配置nopreempt
  priority 100         #指定优先级，数值越大越优先
  advert_int 1
  authentication {
     
       auth_type PASS
       auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
             #指定集群VIP地址
  192.168.80.100
}
}
 
#指定虚拟服务器地址vip，端口，定义虚拟服务器和web服务器池参数
virtual_server 192.168.80.100 80 {
      
  delay_ldop 6              #健康检查的间隔时间（秒）
  lb_algo rr                #指定调度算法，轮询（rr）
  lb_kind DR                #指定集群工作模式，直接路由DR
  persistence_timeout 50        #连接保持时间
  protocol TCP              #应用服务采用的是TCP协议
 
#指定第一个web节点的地址，端口
real_server 192.168.80.13 80 {
     
  weight 1                  #节点权重
  TCP_CHECK {
     
      connect_port 80       #添加检查的目标端口
      connect_timeout 3     #添加连接超时
      nb_get_retry 3        #添加重试次数
      delay_before_retry 3  #添加重试间隔
 }
}
#指定第二个web节点的地址，端口
real_server 192.168.80.14 80 {
     
  weight 1
  TCP_CHECK {
     
      connect_port 80
      connect_timeout 3
      nb_get_retry 3
      delay_before_retry 3
 }
}
}
##删除后面多余的配置
systemctl restart keepalived
ip addr       #查看虚拟网卡vip

3、配置备负载均衡器：192.168.142.10

#将主服务器中的配置文件传输过来进行修改就行
systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
yum -y install ipvsadm keepalived
modprobe ip_vs     #加载ip_vs模块
cat /proc/net/ip_vs  #查看ip_vs版本信息
 
scp /etc/sysctl.conf 192.168.142.10:/etc/sysctl.conf
 
scp /etc/keepalived/keepalived.conf 192.168.142.10:/etc/keepalived/keepalived.conf

4、配置web节点服务器1：192.168.142.5

（1）配置虚拟IP地址（VIP：192.168.142.100）、添加路由

#此地址仅用作发送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lo：0来承载VIP地址，并未本机添加一条路由记录，将访问VIP的数据限制在本地，以避免通信紊乱。
 
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
 
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
vim ifcfg-lo:0
 
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.142.100
NETMASK=255.255.255.255  #子网掩码必须为32位，唯一
 
ifup lo:0
ifconfig lo:0
 
route add -host 192.168.142.100 dev lo:0

（2）调整内核的ARP响应参数

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
syscti -p
或  
echo "1" > /etc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "2" > /etc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" > /etc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" > /etc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
syscti -p

（3）部署web服务

#安装web服务
yum install -y httpd
systemctl start httpd
 
#添加内容
echo '111111' > /var/www/html/index.html

5、配置web节点服务器2：192.168.142.6

和上述配置节点服务器1一样的操作

6、客户机测试