部署LVS-DR群集

引言

互联网应用中，随着站点对硬件性能、响应速度、服务稳定性、数据可靠性等要求越来越高，单台服务器已经无法满足负载均衡及高可用的要求，可添加多台服务器，使用多台服务器同时为用户提供服务，而这一种解决方法称为横向扩展或向外扩展。负载均衡群集应运而生。LVS-DR群集被大量企业部署使用。

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。

1、LVS-DR原理 1.1工作原理图

1.2工作原理

(1)LVS-DR 模式，Director Server 作为群集的访问入口，不作为网关使用

(2)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

(3)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。

(4)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）

(5)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）去反回报文信息

2、LVS-DR数据包流量分析 2.1数据包走向图

2.2 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。
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.

(3)到达Real Server的请求报文的 MAC 地址是自身的MAC 地址，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。

(4)Real Server直接将响应报文传送到客户端。

3、LVS-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）所有的请求报文经由 Director Server，但回复响应报文不能经过 Director Server。

（4）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。

（5）Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址。

二、ARP问题

1 、第一次访问完整（不考虑实际问题）

客户端---->外网地址12.0.0.188      12.0.0.188---->客户端 
#12.0.0.18-----客户端   客户端会直接丢弃
对每台真实服务器配置外网地址 12.0.0.188
12.0.0.188------>客户端

2、问题一：IP 地址冲突

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

问题：

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

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

路由器发送ARP请求（广播）
ARP---->广播去找ip地址解析成mac地址
默认使用调度服务器上的外网地址（vip地址）响应，
需要在真实服务器上修改内核参数
使真实服务器只对自己服务器上的真实IP地址响应ARP解析。

3、问题二第二次再有访问请求

问题：

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：

路由器上绑定了 真实服务器1的mac信息，
#请求到达真实服务器
在真实服务器上修改内核参数
只对所有服务器真实网卡上的地址进行反馈，解析

三、部署LVS-DR集群

#环境简介
DR 服务器：192.168.154.16
web 服务器1：192.168.154.20
web 服务器2：192.168.154.21
vip（虚拟回环）：192.168.154.22
客户端：192.168.154.100

实验拓扑

1、配置负载调度器

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
 
2. #安装ipvsadm工具
yum install ipvsadm.x86_64 -y
 
3. #配置虚拟IP地址（VIP：192.168.154.19）
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=192.168.154.19
NETMASK=255.255.255.255
 
4. #重启网络服务、启动网卡
systemctl restart network
ifup ifcfg-ens33:0
 
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
vi /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
 
6. #刷新配置
sysctl -p
 
7. #加载模块
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
 
8. #配置负载分配策略，并启动服务
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service
 
9. #清空ipvsadm，并做策略
##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 192.168.154.19:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.154.19:80 -r 192.168.154.20:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.154.19:80 -r 192.168.154.21:80 -g
 
10. #保存设置
ipvsadm
ipvsadm -ln
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm

（1）关闭防火墙

(2) 安装ipvsadm工具

(3) 配置虚拟IP地址（VIP：192.168.154.19）

(4)重启网络服务、启动网卡

(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

(6) 刷新配置

(7)加载模块

(8)配置负载分配策略，并启动服务

(9)清空ipvsadm，并做策略

##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

(10) 保存设置

2、第一台Web节点服务器

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
 
2. #安装httpd、开启服务
yum install httpd -y
systemctl start httpd
 
3. #创建一个站点文件
vim /var/www/html/index.html
this is web20
 
4. #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=192.168.154.19
NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=127.0.0.0
 
systemctl restart network
 
 
5. #设置路由
route add -host 192.168.154.19 dev lo:0
route -n
 
6. #开机执行命令
vim /etc/rc.d/rc.local 
/usr/sbin/route add -host 192.168.154.19 dev lo:0
 
chmod +x /etc/rc.d/rc.local
 
7. #调整 proc 响应参数
#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

（1）关闭防火墙

（2）安装httpd、开启服务

yum install httpd -y
systemctl start httpd

（3）创建一个站点文件

（4）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

systemctl restart network

（5）设置路由

（6）开机执行命令

vim /etc/rc.d/rc.local

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

（7）调整 proc 响应参数

3、第二台web主机节点服务器

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
 
2. #安装httpd、开启服务
yum install httpd -y
systemctl start httpd
 
3. #创建一个站点文件
vim /var/www/html/index.html
this is web21
 
4. #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=192.168.154.19
NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=127.0.0.0
 
systemctl restart network
 
 
5. #设置路由
route add -host 192.168.154.19 dev lo:0
route -n
 
6. #开机执行命令
vim /etc/rc.d/rc.local 
/usr/sbin/route add -host 192.168.154.19 dev lo:0
 
chmod +x /etc/rc.d/rc.local
 
7. #调整 proc 响应参数
#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

（1）关闭防火墙

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

（2）安装httpd、开启服务

（3）创建一个站点文件

（4）添加回环网卡,修改回环网卡名，IP地址，子网掩码

（5）设置路由

（6）开机执行命令

（7）调整 proc 响应参数

4、部署共享存储

（1）关闭防火墙关闭增强功能

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

（2）安装软件包

yum -y install nfs-utils rpcbind

（3）创建共享目录并授权

mkdir /opt/fbc /opt/zhu
chmod 777 /opt/fbc /opt/zhu

（4）编辑NFS配置文件

vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/fbc 192.168.154.0/24(rw,sync)
/opt/zhu 192.168.154.0/24(rw,sync)

（5）重启服务

systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service

5、在客户机测试（192.168.154.100）

（1）打开window机器配置为192.168.154.100打开命令控制符

ping 192.168.154.20 ping 192.168.154.21

ping 192.168.154.16

（2）打开浏览器搜索192.168.154.19

再次搜索

总结

本文主要描述了LVS-DR 的理论知识和配置方法。

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