第十九周作业

一、简述LVS四种集群特点及使用场景

1、LVS-NAT

多目标IP的DNAT，通过将请求报文中的目标地址和目标端口修改为某挑选出的RS的RIP和PORT实现转发

(1) RIP和DIP必须在同一个IP网络，且应该使用私网地址；RS的网关要指向DIP；

(2) 请求报文和响应报文都必须经由Director转发；Director易于成为系统瓶颈；

(3) 支持端口映射，可修改请求报文的目标PORT；

(4) VS必须是Linux系统，RS可以是任意系统；

应用场景：由于配置简单，节省IP的特点，一般用在并发量不大的中小企业；

2、LVS-DR

直接路由；通过为请求报文重新封装一个MAC首部进行转发，源MAC是DIP所在接口的MAC，目标MAC是某挑选出的RS的RIP所在接口的MAC地址；源IP/PORT以及目标IP/PORT均保持不变；

(1) 确保前端路由器将目标IP的VIP的请求报文发往Director；

(a) 在前端网关做静态绑定；

(b) 在RS上使用arptables；

(2) RS的RIP可以使用私网地址，也可以是公网地址；RIP与DIP在同一IP网络；RIP的网关不指向DIP，以确保响应报文不会经由Director；

(3) RS跟Director要在同一个物理网络；

(4) 请求报文要经由Director，但响应不能经由Director，而是由RS直接发往Client；

(5) 不支持端口映射；

应用场景：并发量非常大的情况下会用到此类型，DR模型的并发处理量能达到硬件级别的能力；

3、LVS-TUN

转发方式：不修改请求报文的IP首部（源IP为CIP，目标IP为VIP），而是在原IP报文之外再封装一个IP首部（源IP是DIP，目标IP是RIP），将报文发往挑选出的目标RS；RS直接响应给客户端（源IP是VIP，目标IP是CIP）；

(1) DIP、VIP、RIP都应该是公网地址；

(2) RS的网关不能也不可指向DIP；

(3) 请求报文要经由Director，但响应不能经由Director；

(4) 不支持端口映射；

(5) RS的OS得支持隧道功能；

应用场景：如果环境要求DIP与RIP不在同一物理网络(如灾备)时，就需要用到lvs-tun模型；

4、LVS-FULLNAT

通过同时修改请求报文的源IP地址和目标IP地址进行转发；

(1) VIP是公网地址，RIP和DIP是私网地址，且通常不在同一IP网络；因此，RIP的网关一般不会指向DIP；

(2) RS收到的请求报文源地址是DIP，因此，只能响应给DIP；但Director还要将其发往Client；

(3) 请求和响应报文都经由Director；

(4) 支持端口映射；

应用场景：与lvs-nat类似，解决了跨越网段部署lvs的问题

二、描术LVS-DR工作原理，并配置实现

LVS DR简单原理

客户端向目标vip发出请求,lvs接收，LVS根据负载均衡算法选择一台活跃的的节点，将此节点的ip所在网卡的mac地址作为目标mac地址,发送到局域网里

节点在局域网中收到这个帧,拆开后发现目标IP(VIP)与本地匹配,于是处理这个报文.随后重新封装报文,发送到局域网.此时IP包的目标ip是客户端，源ip是自己的vip地址。

DR模式小结：

1、通过在调度器LB上修改数据包的目的MAC地址实现转发。注意源地址仍然是CIP，目的地址仍然是VIP地址。

2、请求的报文经过调度器，而RS响应处理后的报文无需经过调度器LB，因此并发访问量大时使用效率很高（和NAT模式比）

3、因为DR模式是通过MAC地址改写机制实现转发，因此所有RS节点和调度器LB只能在一个局域网里面

4、RS主机需要绑定VIP地址在LO接口上，并且需要配置ARP抑制。

5、RS节点的默认网关不需要配置成LB，而是直接配置为上级路由的网关，能让RS直接出网就可以。

6、由于DR模式的调度器仅做MAC地址的改写，所以调度器LB就不能改写目标端口，那么RS服务器就得使用和VIP相同的端口提供服务。

环境搭建：四台主机，一台VS服务器，二台RS服务器，一台客户端服务器

网络配置：VS服务器 DIP：192.168.17.7(eth0)，RS1服务器RIP：192.168.17.17(eth0)，RS2服务器RIP：192.168.17.27(eth0)，VIP：192.168.17.100(lo:1)，客户端服务器CIP：192.168.17.37(eth1)

软件包：keepalived，ipvsadm，httpd

（1）在VS服务器上配置

[root@VS ~]# yum install -y ipvsadm

[root@VS ~]# ifconfig eth0:1 192.168.17.100/32

[root@VS ~]# ipvsadm -A -t 192.168.17.100:80 -s wrr

[root@VS ~]# ipvsadm -a -t 192.168.17.100:80 -r 192.168.17.17 -g -w 1

[root@VS ~]# ipvsadm -a -t 192.168.17.100:80 -r 192.168.17.27 -g -w 1

[root@VS ~]# ipvsadm -Ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP 192.168.17.100:80 wrr

-> 192.168.27.17:80 Route 1 0 0

-> 192.168.27.27:80 Route 1 0 0

（2）在RS1服务器上配置

[root@RS1 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

[root@RS1 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

[root@RS1 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

[root@RS1 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

[root@RS1 ~]# ifconfig lo:1 192.168.17.100/32

[root@RS1 ~]# yum install -y httpd

[root@RS1 ~]# echo 192.168.17.17 RS1 > /var/www/html/index.html

[root@RS1 ~]# systemctl start httpd

（3）在RS2服务器上配置

[root@RS2 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

[root@RS2 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

[root@RS2 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

[root@RS2 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

[root@RS2 ~]# ifconfig lo:1 192.168.17.100/32

[root@RS2 ~]# yum install -y httpd

[root@RS2 ~]# echo 192.168.17.27 RS2 > /var/www/html/index.html

[root@RS2 ~]# systemctl start httpd

（4）在客户端服务器上测试

[root@client ~]# while true; do curl 192.168.17.100 ;sleep 1; done

192.168.17.17 RS1

192.168.17.27 RS2

192.168.17.17 RS1

192.168.17.27 RS2

192.168.17.17 RS1

192.168.17.27 RS2

192.168.17.17 RS1

192.168.17.27 RS2

三、实现LVS+Keepalived高可用

四台主机，两台LVS+Keepalived的主备服务器(lvs1:192.168.17.7，lvs2:192.168.17.17)，两台RS服务器(RS1:192.168.17.37，RS2:192.168.17.47)

软件包：keepalived，ipvsadm，httpd

（1）两台LVS+Keepalived的主备服务器安装ipvsadm与keepalived

[root@lvs1 ~]# yum install -y ipvsadm keepalived

[root@lvs2 ~]# yum install -y ipvsadm keepalived

（2）配置keepalived主备与lvs

[root@lvs1 ~]# cp /etc/keepalived/keepalived.conf{,.bak} #先备份

[root@lvs1 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {

notification_email {

root@localhost

}

notification_email_from keepalived@localhost

smtp_server 127.0.0.1

smtp_connect_timeout 30

router_id node1

vrrp_mcast_group4 224.100.100.100

}

vrrp_instance VI_1 {

state MASTER

interface eth0

virtual_router_id 66

priority 100

advert_int 1

authentication {

auth_type PASS

auth_pass 123456

}

virtual_ipaddress {

192.168.17.100 dev eth0 label eth0:1

}

virtual_server 192.168.17.100 80 {

delay_loop 6

lb_algo wrr

lb_kind DR

protocol TCP

sorry_server 127.0.0.1 80

real_server 192.168.17.27 80 {

weight 1

HTTP_GET {

url {

path /

status_code 200

}

connect_timeout 3

nb_get_retry 3

delay_before_retry 3

}

real_server 192.168.17.37 80 {

weight 1

HTTP_GET {

url {

path /

status_code 200

}

connect_timeout 3

nb_get_retry 3

delay_before_retry 3

}

#从节点配置与以上大致一样，只需修改三项

# router_id node1 ----> router_id node2

# state MASTER ----> state BACKUP

# priority 100 ----> priority 80

（3）配置RS1与RS2服务器，先安装httpd服务，再配置RS服务器的VIP与内核参数

#RS1

[root@rs1 ~]# yum install -y httpd

[root@rs1 ~]# echo 192.168.17.27 RS1 > /var/www/html/index.html

[root@rs1 ~]# systemctl start httpd

[root@rs1 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

[root@rs1 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

[root@rs1 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

[root@rs1 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

[root@rs1 ~]# ifconfig lo:1 192.168.17.100/32

#RS2

[root@rs2 ~]# yum install -y httpd

[root@rs2 ~]# echo 192.168.17.37 RS1 > /var/www/html/index.html

[root@rs2 ~]# systemctl start httpd

[root@rs2 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

[root@rs2 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

[root@rs2 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

[root@rs2 ~]# echo 2 > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce

[root@rs2 ~]# ifconfig lo:1 192.168.17.100/32

（4）在Keepalived主节点与备节点启动keepalived服务，使用ipvsadm查看LVS集群，并查看VIP的绑定情况

[root@lvs1 ~]# systemctl start keepalived

[root@lvs2 ~]# systemctl start keepalived

[root@lvs1 ~]# ipvsadm -Ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn

TCP 192.168.27.100:80 wrr

-> 192.168.27.27:80 Route 1 0 0

-> 192.168.27.37:80 Route 1 0 0

[root@lvs1 ~]# ip a |grep 192.168.27.100 #VIP绑定在主节点上

inet 192.168.17.100/32 scope global eth0:1

（5）在客户端测试LVS的调度情况及故障转移情况

[root@client ~]# while true;do curl 192.168.17.100 ;sleep 1;done

192.168.17.27 RS1

192.168.17.37 RS2

192.168.17.27 RS1

192.168.17.37 RS2

192.168.17.27 RS1

192.168.17.37 RS2

...

#下面先测试VS服务器(keepalived)的主备故障转移

[root@lvs1 ~]# systemctl stop keepalived

[root@lvs1 ~]# ip a |grep 192.168.17.100 #主节点上的VIP已转移

[root@lvs2 ~]# ip a |grep 192.168.17.100 #VIP已绑定在备节点上，而且访问也未断

inet 192.168.17.100/32 scope global eth0:1

[root@lvs1 ~]# systemctl start keepalived #重新启动主节点

[root@lvs1 ~]# ip a |grep 192.168.17.100 #主节点又取得VIP

inet 192.168.17.100/32 scope global eth0:1

[root@lvs2 ~]# ip a |grep 192.168.17.100 #备节点VIP已释放

#下面测试RS服务器故障时，lvs的调度情况

#一开始是轮询的调度的，现在关掉RS1的httpd服务

[root@rs1 ~]# systemctl stop httpd

#短暂的失败后，后续的访问全调度给RS2了

[root@client ~]# while true;do curl 192.168.17.100 ;sleep 1;done

192.168.17.27 RS1

192.168.17.37 RS2

192.168.17.27 RS1

192.168.17.37 RS2