（DR模式）LVS负载均衡群集

时间:2022-11-18 11:49:29 作者:快盘下载人气:42

LVS-DR工作原理

数据包流向分析

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。
数据报文
源 IP ------客户端的 IP
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。;
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。
数据报文
源 IP ------ VIP
目标 IP ------ 客户端的 IP
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。

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。
Director Server 作为群集的访问入口;但不作为网关使用。
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 Real Server 发送的数据包不允许经过 Director Server。
Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址。

LVS-DR中的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。
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。
解决思路;
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。
解决方法;
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
如;ens33
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。

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

  
LVS负载均衡DR模式群集部署
 
环境搭建;
 
主机操作系统IP地址所需服务DR 服务器;负载调度器;CentOS7ens33;192.168.254.100
 ens33:0 (VIP);192.168.254.10ipvsadmWeb节点服务器1CentOS7ens33;192.168.254.150
 lo:0 (VIP);192.168.254.10nfs-utils、rpcbind、httpdWeb节点服务器2CentOS7ens33;192.168.254.200
 lo:0 (VIP);192.168.254,10nfs-utils、rpcbind、httpdNFS服务器CentOS7192.168.254.110rpcbind、nfs-utils客户端Windows10192.168.254.50
注意;此次搭建在同一局域网内;设置网络时不用网关和DNS;注释即可。如果不在同一网段;需要配置网关。
 
部署共享存储
 
NFS服务器;192.168.254.110
 
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
 
yum -y install nfs-utils rpcbind
 
systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
 
mkdir /opt/test1
mkdir /opt/test2
 
chmod 777 /opt/test1
chmod 777 /opt/test2
 
vim /etc/exports
/opt/test1 192.168.254.0/24(rw,sync)
/opt/test2 192.168.254.0/24(rw,sync)
 
exportfs -rv
 
 
 
 
 
 
 配置节点服务器
 
Web节点服务器1;ens33;192.168.254.150 lo:0 (VIP);192.168.254.10
 Web节点服务器2;ens33;192.168.254.200 lo:0 (VIP);192.168.254.10
 
两台服务器一样的操作
 
#此地址仅用做发送 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有记录;将访问 VIP 的数据限制在本地;以避免通信紊乱。
 
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.254.10
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes
 
ifup lo:0
ifconfig lo:0
#设置临时的路由;重启失效;禁锢路由
route add -host 192.168.254.10 dev lo:0
#查看路由
route -n
#开机自动添加路由;生产环境应该用这个
vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168。254.10 dev lo:0
chmod ;x /etc/rc.d/rc.local
 
 
 
 
 
 
 
 
 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 install -y nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service
 
 
 
 
 
 
 
 
 Web节点服务器1;ens33;192.168.254.150 lo:0 (VIP);192.168.163.10
 
showmount -e 192.168.163.110
 
mount.nfs 192.168.163.150:/opt/test1 /var/www/html
echo ;this is test1 web!; > /var/www/html/index.html 
 Web节点服务器2;ens33;192.168.254.200 lo:0 (VIP);192.168.163.10
 
showmount -e 192.168.163.110
 
mount.nfs 192.168.163.200:/opt/test1 /var/www/html
echo ;this is test2 web!; > /var/www/html/index.html 
配置负载调度器
 
负载调度器;192.168.254.100 lo:0 (VIP);192.168.254.10
 
systemctl stop firewalld.service 
systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0
#加载ip_vs模块;并安装ipvsadm工具
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum install -y ipvsadm
 
配置虚拟 IP 地址;VIP;192.168.254.100;
 
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.254.100
NETMASK=255.255.255.255
 
ifup ens33:0
ifconfig ens33:0
 
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
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
 
配置负载分配策略
 
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或者
ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm
 
systemctl start ipvsadm.service
#清除原有策略
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.254.10:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.254.10:80 -r 192.168.254.150:80 -g #如果这里是隧道模式;直接将-g替换成-i即可
ipvsadm -a -t 192.168.254.10:80 -r 192.168.254.200:80 -g
#查看节点状态;Route代表 DR模式
ipvsadm -ln
 
测试验证
 
在客户端访问 http://192.168.254.10/;刷新测试负载均衡是否成功
 
 
 小结
 
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。
 
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。

 
  
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	`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负载均衡DR模式群集部署
	环境搭建;
	主机操作系统IP地址所需服务DR 服务器;负载调度器;CentOS7ens33;192.168.254.100 ens33:0 (VIP);192.168.254.10ipvsadmWeb节点服务器1CentOS7ens33;192.168.254.150 lo:0 (VIP);192.168.254.10nfs-utils、rpcbind、httpdWeb节点服务器2CentOS7ens33;192.168.254.200 lo:0 (VIP);192.168.254,10nfs-utils、rpcbind、httpdNFS服务器CentOS7192.168.254.110rpcbind、nfs-utils客户端Windows10192.168.254.50
	注意;此次搭建在同一局域网内;设置网络时不用网关和DNS;注释即可。如果不在同一网段;需要配置网关。
	部署共享存储
	NFS服务器;192.168.254.110
	`systemctl stop firewalld.service`
	systemctl disable firewalld.service
	setenforce 0

	yum -y install nfs-utils rpcbind

	systemctl start rpcbind.service
	systemctl start nfs.service
	systemctl enable nfs.service
	systemctl enable rpcbind.service

	mkdir /opt/test1
	mkdir /opt/test2

	chmod 777 /opt/test1
	chmod 777 /opt/test2

	vim /etc/exports
	/opt/test1 192.168.254.0/24(rw,sync)
	/opt/test2 192.168.254.0/24(rw,sync)

	exportfs -rv




	配置节点服务器
	Web节点服务器1;ens33;192.168.254.150 lo:0 (VIP);192.168.254.10 Web节点服务器2;ens33;192.168.254.200 lo:0 (VIP);192.168.254.10
	两台服务器一样的操作
	`#此地址仅用做发送 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有记录;将访问 VIP 的数据限制在本地;以避免通信紊乱。

	vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
	DEVICE=lo:0
	IPADDR=192.168.254.10
	NETMASK=255.255.255.255
	ONBOOT=yes

	ifup lo:0
	ifconfig lo:0

	#设置临时的路由;重启失效;禁锢路由
	route add -host 192.168.254.10 dev lo:0
	#查看路由
	route -n

	#开机自动添加路由;生产环境应该用这个
	vim /etc/rc.local
	/sbin/route add -host 192.168。254.10 dev lo:0
	chmod ;x /etc/rc.d/rc.local





	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 install -y nfs-utils rpcbind httpd
	systemctl start rpcbind
	systemctl enable rpcbind
	systemctl start httpd.service
	systemctl enable httpd.service





	Web节点服务器1;ens33;192.168.254.150 lo:0 (VIP);192.168.163.10
	`showmount -e 192.168.163.110`

	mount.nfs 192.168.163.150:/opt/test1 /var/www/html
	echo ;this is test1 web!; > /var/www/html/index.html
	Web节点服务器2;ens33;192.168.254.200 lo:0 (VIP);192.168.163.10
	`showmount -e 192.168.163.110`

	mount.nfs 192.168.163.200:/opt/test1 /var/www/html
	echo ;this is test2 web!; > /var/www/html/index.html
	配置负载调度器
	负载调度器;192.168.254.100 lo:0 (VIP);192.168.254.10
	`systemctl stop firewalld.service`
	systemctl disable firewalld.service
	setenforce 0

	#加载ip_vs模块;并安装ipvsadm工具
	modprobe ip_vs
	cat /proc/net/ip_vs
	yum install -y ipvsadm

	配置虚拟 IP 地址;VIP;192.168.254.100;
	`vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0`
	DEVICE=ens33:0
	ONBOOT=yes
	IPADDR=192.168.254.100
	NETMASK=255.255.255.255

	ifup ens33:0
	ifconfig ens33:0

	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
	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

	配置负载分配策略
	`ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm`
	或者
	ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm

	systemctl start ipvsadm.service

	#清除原有策略
	ipvsadm -C
	ipvsadm -A -t 192.168.254.10:80 -s rr
	ipvsadm -a -t 192.168.254.10:80 -r 192.168.254.150:80 -g #如果这里是隧道模式;直接将-g替换成-i即可
	ipvsadm -a -t 192.168.254.10:80 -r 192.168.254.200:80 -g

	#查看节点状态;Route代表 DR模式
	ipvsadm -ln

	测试验证
	在客户端访问 http://192.168.254.10/;刷新测试负载均衡是否成功

	小结
	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。
	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。