DR模式——LVS负载均衡群集

文章目录

• 一、 LVS-DR 工作原理
• 二、 数据包流向分析
• 三、 DR 模式的特点
• 四、 LVS-DR 数据包流向分析
• • 1. Cilent （客户端）向目标 VIP 发送请求，Director （负载均衡器）接受。
  • 2. Director 根据负载均衡算法选择 Realerver_1 （节点服务器），不修改也不封装 IP 报文，而是将数据帧的 MAC 地址改为 RealServer_1 （节点服务器）的 MAC 地址，然后在局域网上发送。
  • 3. RealServer_1 （节点服务器）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），于是处理这报文。随后重新封装报文，发送到局域网。
  • 4. Client （客户端）将收到回复报文。Client （客户端）认为得到正常的服务，而不会知道是哪一台服务器处理的。
• 五、 LVS-DR 中的 ARP 问题
• • 1. 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
  • 2. 对节点服务器进行处理，使其不响应针对 VIP 的 ARP 请求
  • 3. 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。
  • 4. 路由器收到 ARP 请求后，将更新 ARP 表项
• 六、 解决 ARP 的两个问题的设置方法
• • 修改 /etc/sysctl.conf 文件
• 七、 LVS-DR ARP 故障问题
• 八、 部署 LVS-DR 集群
• • 8.1 配置 NFS服务器（192.168.10.16）
  • • 8.1.1 关闭防火墙
    • 8.1.2 安装 NFS 服务
    • 8.1.3 新建目录，并创建站点文件
    • 8.1.4 开启服务
    • 8.1.5 授权并查看
    • 8.1.6 设置共享的策略
    • 8.1.7 发布服务
    • 8.2 Web 服务器1（192.168.10.14）
    • • 8.2.1 关闭防火墙
      • 8.2.2 apache 服务安装
      • • 8.2.2.1 若有报错，该如何解决
      • 8.2.3 查看 NFS 服务
      • 8.2.4 挂载站点
    • 8.2.5 开启 apache 服务
    • 8.2.6 添加个回环网卡，并修改回环网卡名，IP地址以及子网掩码
    • 8.2.7 配置路由
    • 8.2.8 开机即执行命令
    • 8.2.9 调整 proc 响应的参数值
    • 8.3 Web 服务器 2 （192.168.10.15）
    • • 8.3.1 关闭防火墙
      • 8.3.2 apache 安装服务
      • 8.3.3 查看 NFS 服务
      • 8.3.4 挂载到站点
      • 8.3.5 开启 Apache 服务
      • 8.3.6 添加回环网卡；修改回环网卡名；IP地址；子网掩码
      • 8.3.7 配置路由
      • 8.3.8 开机即执行命令
      • 8.3.9 调整 proc 响应的参数
    • 8.4 配置负载调度器（192.168.10.13）
    • • 8.4.1 关闭防火墙
      • 8.4.2 ipvsadm 工具安装
      • 8.4.3 配置虚拟的 IP 地址（VIP：192.168.10.200）
      • 8.4.4 重启网络服务并启动网卡
      • 8.4.5 调整 proc 响应参数
      • 8.4.6 刷新配置且清空 ipvsadm ；做好策略
      • 8.4.7 保存设置
  • 8.5 使用客户端检测（192.168.10.17）

一、 LVS-DR 工作原理

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。

• 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。

• 客户机发起请求，经过调度服务器（lvs），经过算法调度，去访问真实服务器（RS）。

• 由于不原路返回，客户机不知道，真实主机的ip地址，所以只能通过调度服务器的外网ip（vip）去返回报文信息。

二、 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，就接受此报文。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。

三、 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、 LVS-DR 数据包流向分析 1. Cilent （客户端）向目标 VIP 发送请求，Director （负载均衡器）接受。

• IP 包头及数据帧头信息

2. Director 根据负载均衡算法选择 Realerver_1 （节点服务器），不修改也不封装 IP 报文，而是将数据帧的 MAC 地址改为 RealServer_1 （节点服务器）的 MAC 地址，然后在局域网上发送。

• IP 包头及数据帧头信息
  

3. RealServer_1 （节点服务器）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），于是处理这报文。随后重新封装报文，发送到局域网。

• IP 包头及数据帧头信息

4. Client （客户端）将收到回复报文。Client （客户端）认为得到正常的服务，而不会知道是哪一台服务器处理的。

• PS：如果跨网段，则报文通过路由器经由 Internet 返回给用户。
  

五、 LVS-DR 中的 ARP 问题

• 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。

1. 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

2. 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。

3. 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接口

4. 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

六、 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

七、 LVS-DR ARP 故障问题

1、 arp_ignore=1
防止网关路由发送 ARP 广播时调度区和节点服务器都会进行响应，导致 ARP 缓存表紊乱，不对非本地的物理网卡的 ARP 请求进行响应，因为 VIP 时 承载 lo:0

2、arp_announce=2
系统不使用响应数据的源 IP 地址（VIP) 来作为本机进行 ARP 请求报文的源 ip 地址，而使用发送报文的物理网卡 IP 地址作为 ARP 请求报文的源 IP 地址，这样可以防止网关路由器接收到的源 IP 地址为 VIP 的 ARP 请求报文后的又更新 ARP 缓存表，导致外网再次发送请求时，数据包到达不了调度器。

八、 部署 LVS-DR 集群

环境介绍：
DR 服务器：192.168.10.13
web 服务器1：192.168.10.14
web 服务器2：192.168.10.15
vip（虚拟回环）：192.168.10.200
nfs服务器：192.168.10.16
客户端：192.168.10.17

8.1 配置 NFS服务器（192.168.10.16） 8.1.1 关闭防火墙

systemctl stop firewalld
setenforce 0
systemctl enable firewalld

8.1.2 安装 NFS 服务

yum install nfs-utils rpcbind -y

8.1.3 新建目录，并创建站点文件

cd /opt/
mkdir dart FB
echo "this is dart" >dart/index.html
echo "this is FB" >FB/index.html

8.1.4 开启服务

systemctl start rpcbind
systemctl start nfs

8.1.5 授权并查看

chmod 777 dart/ FB/
ll

8.1.6 设置共享的策略

vim /etc/exports
/opt/dart 192.168.10.0/24(rw,sync)
/opt/FB 192.168.10.0/24(rw,sync)

8.1.7 发布服务

systemctl restart nfs
exportfs -rv

8.2 Web 服务器1（192.168.10.14） 8.2.1 关闭防火墙

systemctl stop firewalld
setenforce 0
systemctl enable firewalld

8.2.2 apache 服务安装

rpm -q httpd
cd /etc/yum.repos.d/
ls

8.2.2.1 若有报错，该如何解决

8.2.3 查看 NFS 服务

showmount -e 192.168.10.16

8.2.4 挂载站点

方法一：临时挂载
df -Th
mount 192.168.10.16:/opt/dart /var/www/html/

方法二：永久挂载
vim /etc/fstab
192.168.10.16:/opt/dart /var/www/html/		nfs	defaults,_netdev 0 0
mount -a

8.2.5 开启 apache 服务

systemctl start httpd

如若报错了，该如何解决。

因为error在119行，先查看 vim /etc/httpd/conf/httpd.conf 中查看

查看到配置文件中未出错，再重启服务试一下

它若缺少了，那就满足它，cd /var/www 下创建html的目录 mkdir html/ ，创建完重启后就可以了（重启服务有快有慢，可耐心等下）

8.2.6 添加个回环网卡，并修改回环网卡名，IP地址以及子网掩码

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0

vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.10.200
NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=127.0.0.0

systemctl restart network

8.2.7 配置路由

route add -host 192.168.10.200 dev lo:0
route -n	

8.2.8 开机即执行命令

vim /etc/rc.d/rc.local 
/usr/sbin/route add -host 192.168.10.200 dev lo:0

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

8.2.9 调整 proc 响应的参数值

添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址，而是物理mac地址上的IP

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

sysctl -p

8.3 Web 服务器 2 （192.168.10.15） 8.3.1 关闭防火墙

systemctl stop firewalld
setenforce 0
systemctl enable firewalld

8.3.2 apache 安装服务

yum install -y httpd

8.3.3 查看 NFS 服务

showmount -e 192.168.10.13

8.3.4 挂载到站点

方法一：临时挂载
mount 192.168.10.13:/opt/FB /var/www/html/
df -Th

方法二：永久挂载
vim /etc/fstab
192.168.10.13:/opt/FB/		/var/www/html/		nfs		defaults,_netdev 0 0

mount -av

8.3.5 开启 Apache 服务

systemctl start httpd

8.3.6 添加回环网卡；修改回环网卡名；IP地址；子网掩码

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0

vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.10.200
NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=127.0.0.0

systemctl restart network

8.3.7 配置路由

route add -host 192.168.10.200 dev lo:0
route -n

8.3.8 开机即执行命令

vim /etc/rc.d/rc.local 
/usr/sbin/route add -host 192.168.10.200 dev lo:0

添加权限
chmod +x /etc/rc.d/rc.local

8.3.9 调整 proc 响应的参数

添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址，而是物理mac地址上的IP

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

sysctl -p

8.4 配置负载调度器（192.168.10.13） 8.4.1 关闭防火墙

systemctl stop firewalld
setenforce 0
systemctl enable firewalld

8.4.2 ipvsadm 工具安装

yum install ipvsadm.x86_64 -y

8.4.3 配置虚拟的 IP 地址（VIP：192.168.10.200）

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0

vim ifcfg-ens33:0

删除UUID，dns与网关，注意子网
NAME=ens33:0
DEVICE=ens33:0
IPADDR=192.168.10.200
NETMASK=255.255.255.255

8.4.4 重启网络服务并启动网卡

systemctl restart network
ifup ifcfg-ens33:0

8.4.5 调整 proc 响应参数

对于 DR 群集模式来说，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服务器不是一台路由器，那么它不会发送重定向，所以可以关闭该功能。

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

8.4.6 刷新配置且清空 ipvsadm ；做好策略

加载模块
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

配置负载分配策略，并启动服务
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service

添加真实服务器-a  指定VIP地址及TCP端口-t   指定RIP地址及TCP端口 -r 指定DR模式-g

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.10.200:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.10.200:80 -r 192.168.10.12:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.10.200:80 -r 192.168.10.17:80 -g

-a：添加真实服务器
-A：添加虚拟服务器
-t：指定 VIP 地址及 tcp 端口

8.4.7 保存设置

ipvsadm
ipvsadm -ln
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm

8.5 使用客户端检测（192.168.10.17）