LVS负载均衡群集部署——DR模式

一、LVS-DR集群概述

• LVS-DR（Linux Virtual Server Director Server）工作模式，是生产环境中最常用的一 种工作模式。

1、LVS-DR 工作原理

• LVS-DR 模式，Director Server 作为群集的访问入口，不作为网关使用，节点 Director Server 与 Real Server 需要在同一个网络中，返回给客户端的数据不需要经过 Director Server。为了响应对整个群集的访问，Director Server 与 Real Server 都需要配置 VIP 地址。

2、LVS-DR数据包流量分析（同一局域网）

• 客户端向目标VIP发送请求，负载均衡器接收
  负载均衡器根据负载均衡算法选择后端真实服务器，不修改也不封装IP报文，而是将数据帧的MAC地址改为后端真实服务器的MAC地址，然后在局域网上发送
• 后端真实服务器收到这个帧，解封装后发现目标IP与本机匹配（事先绑定了VIP），于是处理这个报文。随后重新封装报文，将响应报文通过lo接口传送给物理网卡然后向外发出
• 客户端将收到回复报文。客户端认为得到正常的服务，而不会知道是哪一台服务器处理的
  如果跨网段，则报文通过路由器经由 internet 返回给用户

3、LVS-DR中的ARP问题

问题一

• 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，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

解决方法：

• 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

问题二

• 问题说明：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，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。

• 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

4、LVS-DR处理问题后的流量分析

• 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。
• 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。
• 内核空间判断数据包的目标I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。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。
• 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(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 直接将响应报文传送到客户端。

5、LVS-DR 特性

• 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10接口配置VIP的IP地址。

二、构建LVS-DR集群

1、构建LVS-DR集群的步骤（理论）

实验环境准备： DR 服务器 192.168.92.11

Web 服务器1 192.168.92.12

Web 服务器2 192.168.92.13

NFS共享服务器 192.168.92.14

vip 192.168.92.20

客户端 192.168.92.15

• 部署共享存储（NFS服务器：192.168.92.14）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install nfs-utils rpcbind
mkdir /opt/kgc /opt/benet
chmod 777 /opt/kgc /opt/benet

vim /etc/exports


/opt/kgc 192.168.90.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.90.0/24(rw,sync)


systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service

• 配置负载调度器（192.168.92.11）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum -y install ipvsadm

配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.92.20）

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0				#若隧道模式，复制为ifcfg-tunl0（小写字母l）
vim ifcfg-ens33:0

DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes									#开机自动激活
IPADDR=192.168.92.20
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0
route add -host 192.168.92.20 dev ens33:0                 

由于 LVS 负载调度器和各节点需要共用 VIP 地址，应该关闭icmp的重定向，不充当路由器
vim /etc/sysctl.conf
         

net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p						#刷新设置

配置负载分配策略

yum install -y ipvsadm
modprob ip_vs
cat  /proc/net/ip_vs

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm					#保存策略
systemctl start ipvsadm
systemctl enable ipvsadm


ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.92.20:80 -s rr					#添加虚拟服务器
ipvsadm -a -t 192.168.92.20:80 -r 192.168.92.12:80 -g -w 1			#若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.92.20:80 -r 192.168.92.13:80 -g -w 1			#添加真实服务器

ipvsadm																								#激活
ipvsadm -ln				       																		#查看节点状态，Route代表 DR模式

• 配置节点服务器（192.168.92.12、192.168.92.13）

systemctl stop firewalld.service 
setenforce 0

配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.92.20）

• ###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，并为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。

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0		
vim ifcfg-lo:0


DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.92.20				     	     	#和VIP保持一致
NETMASK=255.255.255.255						#注意：子网掩码必须全为 1

ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.92.20 dev lo:0		#添加VIP本地访问路由，将访问VIP的数据限制在本地，以避免通信紊乱

vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168..92.20 dev lo:0

（2）调整 proc 响应参数

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 -y install nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind


vim /etc/httpd/conf/httpd.conf
keepalive off
systemctl  restart  httpd


--192.168.92.12---
mount 192.168.92.14:/opt/xc   /var/www/html


--192.168.92.13---
mount.nfs 192.168.92.14:/opt/benet     /var/www/html