LVS - DR群集

文章目录

  • 一、DR模式 LVS负载均衡群集
    • 1.数据包流向分析
  • 二、LVS-DR模式的特点
  • 三、LVS-DR中的ARP问题
  • 四、DR模式 LVS负载均衡群集部署
    • 1.环境准备
    • 2.配置负载调度器(192.168.40.104)
      • 2.1.配置虚拟 IP 地址(VIP:192.168.40.180)
      • 2.2.调整 proc 响应参数
      • 2.3.配置负载分配策略
    • 3.署共享存储(NFS服务器:192.168.40.107)
    • 4.配置节点服务器(192.168.40.105、192.168.40.106)
      • 4.1配置虚拟 IP 地址(VIP:192.168.40.180)
      • 4.2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
    • 5.测试 LVS 群集
  • 总结


一、DR模式 LVS负载均衡群集

LVS-DR 模式,Director Server (负载均衡调度器)作为群集的访问入口,不作为网关使用

节点 Director Server (负载均衡调度器)与 Real Server (节点服务器)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。

Director Server(负载均衡调度器)作为群集的访问入口,但不作为网关使用,后端服务器池中的Real Server与Director Server在同一个物理网络中,发送给客户机的数据包不需要经过Director Server。为了响应对整个群集的访问,DS(前端负载均衡节点服务器)与RS(后端真实服务器)都需要配置有VIP地址。

每个Real Server(节点服务器)上都有两个IP:VIP(负载均衡对外提供访问的 IP 地址)和RIP(负载均衡后端的真实服务器 IP 地址),但是VIP是隐藏的,就是不能提供解析等功能,只是用来做请求回复的源IP的,Director上只需要一个网卡,然后利用别名来配置两个IP:VIP和DIP(负载均衡与后端服务器通信的 IP 地址),在DIR接收到客户端的请求后,DIR根据负载算法选择一台rs sever的网卡mac作为客户端请求包中的目标mac,通过arp转交给后端RS serve处理,后端再通过自己的路由网关回复给客户端。

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 在同一个网络中,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。

(4)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。

(5)Real Server 直接将响应报文传送到客户端。

二、LVS-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。

三、LVS-DR中的ARP问题

问题1
在LVS-DR负载均衡群集中,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,应该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。

解决办法

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:代表系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
问题2
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,此时路由器的路由表进行更新,VIP的MAC地址由原先的均衡器变为节点服务器,路由器根据ARP表项,会将新来的请求报文转发给节点服务器,导致均衡器的VIP失效,又会造成VIP的紊乱。

解决办法

对节点服务器进行处理,设置内核参数arp_announce=2:代表不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址,而选择发送ens33接口的IP地址

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

四、DR模式 LVS负载均衡群集部署

1.环境准备

DR 服务器:192.168.40.104

Web 服务器1:192.168.40.105

Web 服务器2:192.168.40.106

vip:192.168.40.180

客户端(本机):192.168.40.2

2.配置负载调度器(192.168.40.104)

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
modprobe ip_vs            #于加载名为 ip_vs 的 Linux 网络协议模块,该模块支持 IP v4 和 IP v6 协议
cat /proc/net/ip_vs       #查看当前系统中IPVS(IP Virtual Server)的相关信息。    
yum -y install ipvsadm   #用于安装 IPVS(Internet Protocol version 6 Service Name System)工具。IPVS 是一种用于支持 IPv6 协议的网络工具,它可以用于配置、监视和管理 IPv6 网络。
IPVS(Internet Protocol version 6 Service Name System)工具是一种用于支持IPv6协议的网络工具,但它本身并不支持IPv4

LVS - DR群集_第1张图片

2.1.配置虚拟 IP 地址(VIP:192.168.40.180)

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
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.40.180
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0   #启动名为"ens33:0"的虚拟网络接口,使其能够正常工作并与网络进行通信
ifconfig ens33:0  #可以查看或修改名为"ens33:0"的虚拟网络接口的配置信息

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2.2.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/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    #可以确保内核参数在系统重新启动后得到保留,并在当前会话中立即生效。这对于修改内核参数以优化系统性能、网络设置、安全性等方面非常有用。

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2.3.配置负载分配策略

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

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.10.180:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.10.180:80 -r 192.168.10.16:80 -g			#若隧道模式,-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.10.180:80 -r 192.168.10.17:80 -g
ipvsadm

ipvsadm -ln					#查看节点状态,Route代表 DR模式

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3.署共享存储(NFS服务器:192.168.40.107)

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
/usr/share *(ro,sync)
/opt/kgc 192.168.40.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.40.0/24(rw,sync)

systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service

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LVS - DR群集_第10张图片
LVS - DR群集_第11张图片
在这里插入图片描述

4.配置节点服务器(192.168.40.105、192.168.40.106)

4.1配置虚拟 IP 地址(VIP:192.168.40.180)

#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=192.168.40.180
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 192.168.40.180 dev lo:0

vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.40.180 dev lo:0

chmod +x /etc/rc.d/rc.local

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LVS - DR群集_第13张图片
LVS - DR群集_第14张图片
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
LVS - DR群集_第15张图片
在这里插入图片描述

4.2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 #载并应用/etc/sysctl.conf文件中所定义的内核参数配置

yum -y install nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl start httpd

--192.168.40.105---
mount.nfs 192.168.40.107:/opt/kgc /var/www/html
echo 'this is kgc web!' > /var/www/html/index.html

--192.168.10.17---
mount.nfs 192.168.40.107:/opt/benet /var/www/html
echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html

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LVS - DR群集_第17张图片
LVS - DR群集_第18张图片

LVS - DR群集_第19张图片

5.测试 LVS 群集

在客户端使用浏览器访问 http://192.168.40.180/

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总结

LVS - DR群集是一种高性能的负载均衡架构,通过MAC地址二层转发和直接通信,实现了对请求的分发和处理,提高了系统的可用性和性能。

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