LVS负载均衡群集DR模式+Keepalived高可用群集实战部署
- LVS-DR数据包流向分析
- LVS-DR中的ARP问题
- DR模式的特点
- 环境准备
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- 配置负载调度器（192.168.41.120、192.168.41.130）
- 配置节点服务器
- 测试LVS群集
- 部署Keepalived
LVS-DR数据包流向分析
1、Client 向目标 VIP 发出请求，Director（负载均衡器）接收。此时源MAC 地址为Client MAC地址，目标MAC地址为 调度器Director 的MAC地址。
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。此时源MAC地址为Director的MAC地址，目的MAC地址为RealServer_1的MAC地址。
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，将响应报文通过 lo 接口传送给物理网卡然后向外发出。此时源MAC地址为RealServer_1的MAC地址，目的MAC地址为Client的MAC地址。
4、Client将收到回复的报文。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
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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。
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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。
- 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
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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。
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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
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路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项
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原有的VIP对应Director的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址
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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
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 lo 接口配置 VIP的IP地址。
环境准备
| 服务器 | IP地址配置 | 需要的工具 |
|---|---|---|
| 主负载调度器（Director1） | ens33：192.168.41.120 | ipvsadm、keepalived（热备） |
| 备负载调度器（Director2） | ens33：192.168.41.130 | ipvsadm、keepalived |
| web服务器1 | ens33 192.168.41.140 | —— |
| lo:0 (VIP)： | 192.168.41.200 | httpd |
| web服务器2 | ens33 192.168.41.150 | —— |
| lo:0 (VIP)： | 192.168.41.200 | httpd |
| centos客户端 | 192.168. | web浏览器 |
| centos客户端 | 192.168. | web浏览器 |
- 同步阿里云服务器
ntpdate ntp1.aliyun.com
配置负载调度器（192.168.41.120、192.168.41.130）
- 两台lvs服务器：
yum -y install ipvsadm keepalived #yum安装ipvsadm和keepalived安装包
modprobe ip_vs #加载ip_vs模块
cat /proc/net/ip_vs #查看ip_vs版本信息
- 配制虚拟网卡
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp -p ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
vim ifcfg-ens33:0 #删除原本内容，添加以下内容
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.41.200
NETMASK=255.255.255.255
ifup ens33:0 #开启
- 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 #编辑配置文件（在尾行添加）
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
- 配置负载分配策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm
ipvsadm -C #清除表中所有记录
ipvsadm -A -t 192.168.41.200:80 -s rr ##指定的虚拟IP为ens33网卡ip，启动keepliaved后会自动绑定虚拟网卡
ipvsadm -a -t 192.168.41.200:80 -r 192.168.41.140:80 -g #若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.41.200:80 -r 192.168.41.150:80 -g #指定一条新的vip服务器真实地址为192.168.41.150，工作模式为DR
ipvsadm
ipvsadm -ln #查看节点状态，Router代表DR模式
配置节点服务器
- （1）配置虚拟IP地址（VIP：192.168.241.200）
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
#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）。
因此使用需接口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 ##需要将ens33的网关和DNS注释
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.41.200
NETMASK=255.255.255.255
ifup lo:0
ifconfig lo:0
##禁锢路由
route add -host 192.168.41.200 dev lo:0
或者vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.41.200 dev lo:0
chmod +x /etc/rc.d/rc.local
- (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
sysctl -p
##下载安装httpd
yum -y install nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl start httpd
web1:
vim /var/www/html/index.html
<html>
<body>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;charset=utf-8">
<h1>this is 去冰 web</h1>
</body>
</html>
web2:
vim /var/www/html/index.html
<html>
<body>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;charset=utf-8">
<h1>this is 三分甜 web</h1>
</body>
</html>
测试LVS群集
在客户端使用浏览器访问http://192.168.41.200，默认网关指向192.168.41.200
可以在浏览器上查看网页（不断刷新），同时在负载调度器上实时观察
watch -n 1 ipvsadm -Lnc
部署Keepalived
- lvs-1
#备份一下配置文件
cd /etc/keepalived
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak
配置文件
vim keepalived.conf
global_defs { #定义全局参数
router_id lvs_01 #热备组内的设备名称不能一致
}
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 51 #指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致
priority 110 #指定优先级，数值越大越优先
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 6666
}
virtual_ipaddress { #指定集群VIP地址
192.168.41.200
}
}
virtual_server 192.168.41.200 80 { #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
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 6 #健康检查的间隔时间
protocol TCP #应用服务采用的是TCP协议
real_server 192.168.41.120 80 { #指定第一个web节点的地址，端口
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
}
}
real_server 192.168.41.130 80 { #指定第二个web节点的地址，端口
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
}
systemctl start keepalived.service
systemctl status keepalived.service
- lvs-2
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
global_defs {
router_id lvs_02 #这里得更改序号
}
vrrp_instance vi_1 {
state BACKUP
interface ens33
virtual_router_id 51
priority 100 #优先级改为100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 6666
}
virtual_ipaddress {
192.168.41.200
}
}
virtual_server 192.168.41.200 80 {
lb_algo rr
lb_kind DR
persistence_timeout 6
protocol TCP
real_server 192.168.41.120 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
real_server 192.168.41.130 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
}
systemctl start keepalived.service
systemctl status keepalived.service
-
此时在lvs-1用 “ip a” 可以看到vip地址
-
lvs-2 看不到vip地址
-
lvs-1模拟故障（关闭keepalived）此时看不到vip地址
-
vip漂移到lvs-2上了
