lvs-DR模式

目录

lvs-DR原理

lvs-DR数据包的流向分析

lvs-DR中arp问题

 lvs-DR特性

lvs优缺点 

 优点

  缺点

lvs-DR集群-构建

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lvs-DR原理

Director Server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。
 

lvs-DR数据包的流向分析

 

（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。

lvs-DR中arp问题

问题一
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，势必会造成各服务器ARP通信紊乱，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

解决方案 

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
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，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

以上问题需要修改内核配置

 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

 lvs-DR特性

1、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   3.RIP 进行直接访问
 4.Director Server作为群集的访问入口，但不作为网关使用
 5.所有的请求报文经由 Director Server，但回复响应报文不能经过 Director Server
 6.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
 7.Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址
2、DR模式注意点
 保证前端路由将目标地址为VIP报文统统发给Director Server，而不是RS。
 解决方案是：修改RS上内核参数（arp_ignore和arp_announce）将RS上的VIP配置在lo接口的别 名上，并限制其不能响应对VIP地址解析请求。
arp_ignore=1表示系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求。
arp_announce=2表示系统不使用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。
 

lvs优缺点 

 优点

 负载均衡器只负责将请求包分给物理服务器，而物理服务器将应答直接发送给用户，所以负载均衡器能处理很巨大的请求流量，这种方式，一台负载均衡器能为超过100物理服务器服务，负载均衡器不再是系统瓶颈，使用lvs-DR方式，如果你的负载均衡器拥有100M全双工网卡的话，就使用lvs能达到1G吞吐量，甚至更高。

  缺点

所有的调度器和节点服务器在同一广播域，不支持异地容灾

lvs-DR集群-构建

环境配置

DR 服务器：192.168.10.18      192.168.10.19    
Web 服务器1：192.168.10.16       
Web 服务器2：192.168.10.17          
vip：192.168.10.180
客户端：192.168.10.200       

1.配置负载调度器（192.168.10.18）   
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum -y install ipvsadm

（1）配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.10.180） 
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=192.168.10.180
NETMASK=255.255.255.255

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/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

（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
 

2.部署共享存储（NFS服务器：192.168.10.200）
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 192.168.10.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.10.0/24(rw,sync)

systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service

3.配置节点服务器（192.168.10.16、192.168.10.17）  
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

（1）配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.10.180）
#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=192.168.10.180
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 192.168.10.180 dev lo:0

vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.10.180 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

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

--192.168.10.16---
mount.nfs 192.168.10.19:/opt/kgc /var/www/html
echo 'this is kgc web!' > /var/www/html/index.html

--192.168.10.17---
mount.nfs 192.168.10.19:/opt/benet /var/www/html
echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html

4.测试 LVS 群集
在客户端使用浏览器访问 http://192.168.10.180/