LVS负载均衡群集---DR模式实战部署详解

LVS负载均衡群集—DR模式实战部署详解

一、LVS-DR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

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。

二、LVS-DR中的ARP问题

1、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。

2、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。

3、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、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。

5、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

6、路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项

7、原有的VIP对应Director的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址

8、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。

9、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

三、DR模式、LVS负载均衡群集

（一）、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）、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。

四、项目实战操作

（一）、实验环境要求

五台linux虚拟机

DR 服务器：192.168.126.10
Web 服务器1：192.168.126.20
Web 服务器2：192.168.126.30
共享服务器：192.168.126.40
客户端：192.168.126.50
vip（虚拟IP）:192.168.126.88

（二）、实验步骤

1、配置负载调度器（192.168.126.10）

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：192.168.126.88）

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=192.168.126.88
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0        #开启

ifconfig ens33:0   # 查看虚拟ip

（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 = 1
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 192.168.126.88:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.126.88:80 -r 192.168.126.10:80 -g			#若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.80.188:80 -r 192.168.126.20:80 -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：192.168.126.40）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install nfs-utils rpcbind
mkdir /opt/chenwei /opt/mm
chmod 777 /opt/mm/opt/chenwei

vim /opt/chenwei/index.html   #写内容在文档里，挂载给网站首页 /var/www/html

vim /opt/mm/index.html 

vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/kgc 192.168.80.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.80.0/24(rw,sync)

systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service

3、配置节点服务器（192.168.126.20、192.168.126.30）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

（1）、配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.126.88）

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-lo:0		
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.126.88
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 192.168.126.88 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

（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

或者
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 nfs
systemctl start httpd

--192.168.126.10---
mount.nfs 192.168.126.40:/opt/chenwei /var/www/html

--192.168.126.20---
mount.nfs 192.168.126.40:/opt/mm /var/www/html

4、测试 LVS 群集

在客户端使用浏览器访问 http://192.168.126.88/，默认网关指向192.168.126.88