LVS负载均衡集群--DR模式部署
文章目录
- 一、LVS-DR集群介绍
-
- 1、LVS-DR 工作原理
- 2、 数据包流向分析
- 3、LVS-DR 模式的特点
- 4、LVS-DR中的ARP问题
- 二、构建LVS-DR集群的步骤
-
- 1、配置负载调度器（192.168.229.90）
- 2、部署共享存储（NFS服务器：192.168.229.60）
- 3、配置节点服务器（192.168.229.80、192.168.229.70）
- 4、测试 LVS 群集
- 三、实例操作：构建LVS-DR集群
-
- 1、配置负载调度器（192.168.229.90）
- 2、部署共享存储（NFS服务器：192.168.229.60）
- 3、配置节点服务器（192.168.229.80、192.168.229.70）
- 4、测试 LVS 群集
一、LVS-DR集群介绍
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、 数据包流向分析
为方便进行原理分析，将Client与群集机器放在同一网络中，数据包流经的路线为 1-2-3-4 四步
第一步：客户端发送请求到 Director Server (负载均衡器），请求的数据报文到达内核空间。
此时请求的数据报文
源 IP —— 客户端的 IP（CIP）
目标 IP —— VIP
源 MAC —— 客户端的 MAC
目的 MAC —— Director Server 的 MAC
第二步：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。然后将数据包发送给根据 负载均衡算法选择的 Real Server。（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。）
此时请求的数据报文
源 IP —— 客户端的 IP
目标 IP —— VIP
源 MAC —— Director Server 的 MAC
目的 MAC —— Real Server 的 MAC
第三步：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，将响应报文通过 lo 接口传送给物理网卡然后向外发出。
此时请求的数据报文
源 IP —— VIP
目标 IP —— 客户端的 IP（CIP）
源 MAC —— Real Server 的 MAC
目的 MAC —— 客户端的 MAC
第四步：通过交换机和路由器将响应报文传送到客户端。客户端收到回复报文，得到想要的服务，但是不会知道是哪台服务器处理的。
3、LVS-DR 模式的特点
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。
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，即不允许数据包经过 Director S erver。
Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址。
4、LVS-DR中的ARP问题
4.1 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
4.2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
二、构建LVS-DR集群的步骤
实验环境准备：
DR 服务器：192.168.229.90
Web 服务器1：192.168.229.80
Web 服务器2：192.168.229.70
NFS共享服务器：192.168.229.60
vip：192.168.229.188
客户端：192.168.229.200
1、配置负载调度器（192.168.229.90）
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum -y install ipvsadm
1.1 配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.229.188）
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=192.168.229.188
NETMASK=255.255.255.255
ifup ens33:0
ifconfig ens33:0
route add -host 192.168.229.188 dev ens33:0
1.2 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，应该关闭Linux 内核的重定向参数响应。
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
1.3 配置负载分配策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.229.188:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.229.188:80 -r 192.168.229.80:80 -g #若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.229.188:80 -r 192.168.229.70:80 -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：192.168.229.60）
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum install nfs-utils rpcbind -y
systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service
systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
mkdir /opt/ly /opt/weq
chmod 777 /opt/ly /opt/weq
echo 'this is ly web!' > /opt/ly/index.html
echo 'this is weq web!' > /opt/weq/index.html
vim /etc/exports
/opt/ly 192.168.229.0/24(rw,sync)
/opt/weq 192.168.229.0/24(rw,sync)
--发布共享---
exportfs -rv
3、配置节点服务器（192.168.229.80、192.168.229.70）
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
3.1 配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.229.188）
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-ens33 ifcfg-lo:0
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.229.188 #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 192.168.229.188 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 192.168.229.188 dev lo:0
chmod +x /etc/rc.local
3.2 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
或者临时添加
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
sysctl -p
yum -y install nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl start httpd
3.3 共享挂载目录
yum -y install nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl start httpd
--192.168.229.80---
mount.nfs 192.168.229.60:/opt/ly /var/www/html
--192.168.229.70---
mount.nfs 192.168.229.70:/opt/weq /var/www/html
4、测试 LVS 群集
在客户端使用浏览器访问 http://192.168.229.188/
三、实例操作：构建LVS-DR集群
1、配置负载调度器（192.168.229.90）
[root@192 ~]# systemctl status firewalld.service
● firewalld.service - firewalld - dynamic firewall daemon
Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/firewalld.service; disabled; vendor preset: enabled)
Active: inactive (dead)
Docs: man:firewalld(1)
[root@192 ~]# setenforce 0
setenforce: SELinux is disabled
[root@192 ~]# modprobe ip_vs
[root@192 ~]# cat /proc/net/ip_vs
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
1.1 配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.229.188）
[root@192 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@192 network-scripts]# cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
[root@192 network-scripts]# vim ifcfg-ens33:0
[root@192 network-scripts]# cat ifcfg-ens33:0
NAME=ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.229.188
NETMASK=255.255.255.255
[root@192 network-scripts]# ifup ens33:0
[root@192 network-scripts]# ifconfig ens33:0
ens33:0: flags=4163 mtu 1500
inet 192.168.229.188 netmask 255.255.255.255 broadcast 192.168.229.188
ether 00:0c:29:4a:3e:ba txqueuelen 1000 (Ethernet)
[root@192 network-scripts]# route add -host 192.168.229.188 dev ens33:0
[root@192 network-scripts]# vim /etc/rc.local
[root@192 network-scripts]# cat /etc/rc.local
/usr/sbin/route add -host 192.168.229.188 dev ens33:0
1.2 调整 proc 响应参数
[root@192 network-scripts]# vim /etc/sysctl.conf
[root@192 network-scripts]# cat /etc/sysctl.conf
# sysctl settings are defined through files in
# /usr/lib/sysctl.d/, /run/sysctl.d/, and /etc/sysctl.d/.
#
# Vendors settings live in /usr/lib/sysctl.d/.
# To override a whole file, create a new file with the same in
# /etc/sysctl.d/ and put new settings there. To override
# only specific settings, add a file with a lexically later
# name in /etc/sysctl.d/ and put new settings there.
#
# For more information, see sysctl.conf(5) and sysctl.d(5).
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
[root@192 network-scripts]# sysctl -p
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
1.3 配置负载分配策略
[root@192 ~]# yum -y install ipvsadm
[root@192 ~]# ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
[root@192 ~]# systemctl start ipvsadm.service
[root@192 ~]# ipvsadm -C
[root@192 ~]# ipvsadm -A -t 192.168.229.188:80 -s rr
[root@192 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.229.188:80 -r 192.168.229.80:80 -g
[root@192 ~]# ipvsadm -a -t 192.168.229.188:80 -r 192.168.229.70:80 -g
[root@192 ~]# ipvsadm
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.229.188:http rr
-> 192.168.229.70:http Route 1 0 0
-> 192.168.229.80:http Route 1 0 0
[root@192 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP 192.168.229.188:80 rr
-> 192.168.229.70:80 Route 1 0 0
-> 192.168.229.80:80 Route 1 0 0
2、部署共享存储（NFS服务器：192.168.229.60）
[root@cm ~]# rpm -q rpcbind nfs-utils
rpcbind-0.2.0-42.el7.x86_64
nfs-utils-1.3.0-0.48.el7.x86_64
[root@cm ~]# systemctl start rpcbind
[root@cm ~]# systemctl start nfs
[root@cm ~]# systemctl enable rpcbind
[root@cm ~]# systemctl enable nfs
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nfs-server.service to /usr/lib/systemd/system/nfs-server.service.
[root@cm ~]# mkdir /opt/ly /opt/weq
[root@cm ~]# echo 'This is node server1
' > /opt/ly/index.html
[root@cm ~]# echo 'This is node server2
' > /opt/weq/index.html
[root@cm ~]# ls /opt/ly /opt/weq
/opt/ly:
index.html
/opt/weq:
index.html
[root@cm ~]# vim /etc/exports
[root@cm ~]# cat /etc/exports
/opt/ly 192.168.229.0/24(ro,sync)
/opt/weq 192.168.229.0/24(ro,sync)
[root@cm ~]# exportfs -rv
exporting 192.168.229.0/24:/opt/weq
exporting 192.168.229.0/24:/opt/ly
3、配置节点服务器（192.168.229.80、192.168.229.70）
3.1 配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.229.188）
节点服务器1（192.168.229.80）
[root@192 ~]# systemctl status firewalld.service
● firewalld.service - firewalld - dynamic firewall daemon
Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/firewalld.service; disabled; vendor preset: enabled)
Active: inactive (dead)
Docs: man:firewalld(1)
[root@192 ~]# setenforce 0
setenforce: SELinux is disabled
[root@192 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@192 network-scripts]# cp ifcfg-ens33 ifcfg-lo:0
[root@192 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0
[root@192 network-scripts]# cat ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.229.188
NETMASK=255.255.255.255
[root@192 network-scripts]# ifup lo:0
[root@192 network-scripts]# ifconfig lo:0
lo:0: flags=73 mtu 65536
inet 192.168.229.188 netmask 255.255.255.255
loop txqueuelen 1 (Local Loopback)
[root@192 network-scripts]# route add -host 192.168.229.188 dev lo:0
[root@192 network-scripts]# vim /etc/rc.local
[root@192 network-scripts]# cat /etc/rc.local
#!/bin/bash
# THIS FILE IS ADDED FOR COMPATIBILITY PURPOSES
#
# It is highly advisable to create own systemd services or udev rules
# to run scripts during boot instead of using this file.
#
# In contrast to previous versions due to parallel execution during boot
# this script will NOT be run after all other services.
#
# Please note that you must run 'chmod +x /etc/rc.d/rc.local' to ensure
# that this script will be executed during boot.
touch /var/lock/subsys/local
/usr/sbin/route add -host 192.168.229.188 dev lo:0
节点服务器2（192.168.229.70）
[root@192 ~]# systemctl status firewalld.service
● firewalld.service - firewalld - dynamic firewall daemon
Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/firewalld.service; disabled; vendor preset: enabled)
Active: inactive (dead)
Docs: man:firewalld(1)
[root@192 ~]# setenforce 0
setenforce: SELinux is disabled
[root@192 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@192 network-scripts]# cp ifcfg-ens33 ifcfg-lo:0
[root@192 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0
[root@192 network-scripts]# cat ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.229.188
NETMASK=255.255.255.255
[root@192 network-scripts]# ifup lo:0
[root@192 network-scripts]# ifconfig lo:0
lo:0: flags=73 mtu 65536
inet 192.168.229.188 netmask 255.255.255.255
loop txqueuelen 1 (Local Loopback)
[root@192 network-scripts]# route add -host 192.168.229.188 dev lo:0
[root@192 network-scripts]# vim /etc/rc.local
[root@192 network-scripts]# cat /etc/rc.local
#!/bin/bash
# THIS FILE IS ADDED FOR COMPATIBILITY PURPOSES
#
# It is highly advisable to create own systemd services or udev rules
# to run scripts during boot instead of using this file.
#
# In contrast to previous versions due to parallel execution during boot
# this script will NOT be run after all other services.
#
# Please note that you must run 'chmod +x /etc/rc.d/rc.local' to ensure
# that this script will be executed during boot.
touch /var/lock/subsys/local
/usr/sbin/route add -host 192.168.229.188 dev lo:0
3.2 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
节点服务器1（192.168.229.80）
[root@192 ~]# vim /etc/sysctl.conf
[root@192 ~]# sysctl -p
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
节点服务器2（192.168.229.70）
[root@192 ~]# vim /etc/sysctl.conf
[root@192 ~]# sysctl -p
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
3.3 共享挂载目录
节点服务器1（192.168.229.80）
[root@192 ~]# rpm -q rpcbind nfs-utils
rpcbind-0.2.0-42.el7.x86_64
nfs-utils-1.3.0-0.48.el7.x86_64
[root@192 ~]# yum -y install httpd
[root@192 ~]# systemctl start rpcbind
[root@192 ~]# systemctl start nfs
[root@192 ~]# systemctl enable rpcbind
[root@192 ~]# systemctl enable nfs
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nfs-server.service to /usr/lib/systemd/system/nfs-server.service.
[root@192 ~]# systemctl start httpd.service
[root@192 ~]# systemctl enable httpd.service
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/httpd.service to /usr/lib/systemd/system/httpd.service.
[root@192 ~]# showmount -e 192.168.229.60
Export list for 192.168.229.60:
/opt/weq 192.168.229.0/24
/opt/ly 192.168.229.0/24
[root@192 ~]# mount.nfs 192.168.229.60:/opt/ly /var/www/html/
[root@192 ~]# ls /var/www/html/
index.html
[root@192 ~]# cat /var/www/html/index.html
This is node server1
节点服务器2（192.168.229.70）
[root@192 ~]# yum -y install httpd
[root@192 ~]# rpm -q rpcbind nfs-utils
rpcbind-0.2.0-42.el7.x86_64
nfs-utils-1.3.0-0.48.el7.x86_64
[root@192 ~]# systemctl start rpcbind
[root@192 ~]# systemctl start nfs
[root@192 ~]# systemctl enable rpcbind
[root@192 ~]# systemctl enable nfs
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nfs-server.service to /usr/lib/systemd/system/nfs-server.service.
[root@192 ~]# systemctl start httpd.service
[root@192 ~]# systemctl enable httpd.service
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/httpd.service to /usr/lib/systemd/system/httpd.service.
[root@192 ~]# showmount -e 192.168.229.60
Export list for 192.168.229.60:
/opt/weq 192.168.229.0/24
/opt/ly 192.168.229.0/24
[root@192 ~]# mount.nfs 192.168.229.60:/opt/weq /var/www/html/
[root@192 ~]# ls /var/www/html/
index.html
[root@192 ~]# cat /var/www/html/index.html
This is node server2
4、测试 LVS 群集
在客户端使用浏览器访问 http://192.168.229.188/
