Linux——LVS-DR+keeplived

Posted 2021-06-21 孤岛上的笛

目录标题

• LVS-DR中的ARP问题
• LVS-DR流量分析
• LVS-DR特性
• keeplived介绍+原理
• 实验部分
• • 部署两台web节点服务器30.40
  • LVS调度服务器配置（主-备）10.20
• 结果

LVS-DR中的ARP问题

①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
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

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接口
  ⑥路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项
  ⑦ 原有的VIP对应Director（调度器）的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址

问题：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-DR流量分析

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
②Director 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

LVS-DR特性

DR模式的特点
①Director Server 和Real Server必须在同一-个物理网络中
②Real 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
③Director 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 上的lo接口配置VIP的IP地址

keeplived介绍+原理

• 专为LVS和HA设计的一款健康检查工具
• 支持故障自动切换（Failover）
• 支持节点健康状态检查（Health Checking）
• 官方网站：http://www.keepalived.org
• Keeplived原理
• keeplived采用VRRP热备份协议实现Linux服务器的多机热备功能
• VRRP是针对路由器的一种备份解决方案，由多台路由器成一个热备组，通过共用的虚拟IP地址对外提供服务
• 每个热备组内同时只有一台主路由器提供服务，其他路由器处于冗余状态
• 若当前在线的路由器失效，则其他路由器会根据设置的优先级自动接替虚拟IP地址，继续提供服务
• 双击热备的故障切换时由虚拟IP地址的漂移来实现，使用与各种应用服务器

实验部分

集群规划

LVS-DR负载调度器（主）	192.168.150.10
LVS-DR负载调度器（备）	192.168.150.20
web节点服务器1	192.168.150.30
web节点服务器2	192.168.150.40
客户端（Windows10）	192.168.150.50
宿主机	192.168.150.1
VIP	192.168.150.100

全部关掉
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0

部署两台web节点服务器30.40

yum install -y httpd
cd /var/www/html
vim index.html
systemctl start httpd.service

将两个节点服务器的网关（DNS）注释掉后重启网卡，如果有网关服务器则指向网关服务器

（1）、配置虚拟IP地址（VIP：192.168.150.100）
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（改由调度服务器监听并分发）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器记录，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 -p ifcfg-lo ifcfg-lo:0
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.150.100
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes
#NAME=loopback

ifup lo:0如果启动ifup lo:0报错的话，直接重启网卡一样的效果
配置启动管理执行路由禁锢
route add -host 192.168.150.100 dev lo:0
route -n或route -e

vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.150.100 dev lo:0开机的时候禁锢

（2）、调整内核的ARP响应参数以阻止更新VIP的MAV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

或者可以使用
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

然后可以查看服务状态服务

LVS调度服务器配置（主-备）10.20

yum install -y ipvsadm
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

负载调度器主上配置虚拟IP地址（VIP：192.168.150.100）
cd /etc/sysconfig/network-scripts
cp -p ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0

vim ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.150.100
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0

LVS_02的话可能会报错但是重启网卡即可
systemctl restart network
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（转发，重定向）

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
ipvsadm工具选项说明
-A 添加虚拟服务器
-D 删除整个虚拟服务器
-s 指定负载调度算法（轮询：rr、加权轮询：wrr、最少连接：lc、加权最少连接：wlc）
-a 表示添加真实服务器（节点服务器/资源池服务器）
-d 删除某一个节点
-t 指定VIP地址及TCP端口（80）
-r 指定RIP地址及TCP端口
-m 表示使用NAT群集模式
-g 表示使用DR模式
-i 表示使用TUN模式
-w 设置权重（权重为 0 时表示暂停节点）
-p 60 表示保持长连接60秒
-l 列表查看LVS虚拟服务器（默认为查看所有）
-n 以数字形式显示地址、端口等信息，常与“-l”选项组合使用。ipvsadm -ln

cd /opt
vim dr.sh
#!/bin/bash
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.150.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.150.100:80 -r 192.168.150.30:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.150.100:80 -r 192.168.150.40:80 -g

chmod +x dr.sh
./dr.sh
ipvsadm -ln查看节点状态，Route代表DR模式

部署keepalived
yum install -y keepalived
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs

cd /etc/keepalived
cp keepalived.conf keepalived.conf.bak

vim keepalived.conf

global_defs {						#定义全局参数
smtp_server 127.0.0.1                 #10行修改，邮件服务指向本地
router_id LVS_01                   #12行修改，指定服务器（路由器）的名称，主备服务器名称须不同，主为LVS_01，备为LVS_02
#vrrp_strict				#14行修改，vrrp_strict：严格遵守VRRP协议。下列情况将会阻止启动Keepalived：1. 没有VIP地址。2. 单播邻居。3. 在VRRP版本2中有IPv6地址。		
}
vrrp_instance VI_1 {				#定义VRRP热备实例参数

state MASTER                      #20行修改，指定热备状态，主为MASTER，备为BACKUP

interface ens33                     #21行修改，指定承载vip地址的物理接口

virtual_router_id 10                   #22行修改，指定虚拟路由器的ID号，每个热备组保持一致

priority 100                        #23行修改，指定优先级，数值越大优先级越高，主为100，备为99
advert_int 1					#通告间隔秒数(心跳频率)
authentication {				#定义认证信息,每个热备组保持一致
auth_type PASS				    #认证类型

auth_pass 132456                 #27行修改，指定验证密码，主备服务器保持一致
}

virtual_ipaddress {				#指定群集vip地址
192.168.150.100
}
}
virtual_server 192.168.150.100 80 {     #34行修改，指定虚拟服务器地址(VIP)、端口，定义虚拟服务器和Web服务器池参数
delay_loop 6					#健康检查的间隔时间(秒)
lb_algo rr						#指定调度算法，轮询(rr)

lb_kind DR                      #37行修改，指定群集工作模式，直接路由(DR)
persistence_timeout 50			#连接保持时间(秒)
protocol TCP					#应用服务采用的是 TCP协议

real_server 192.168.78.30 80 {   #41行修改，指定第一个Web节点的地址、端口
         weight 1						#节点的权重
	    TCP_CHECK {             #43行删除，添加以下健康检查方式
		connect_port 80			#添加检查的目标端口
		connect_timeout 3		#添加连接超时(秒)
		nb_get_retry 3			#添加重试次数
		delay_before_retry 4	#添加重试间隔
	}
}
real_server 192.168.150.40 80 {		#添加第二个 Web节点的地址、端口
         weight 1
        TCP_CHECK {
		connect_port 80
		connect_timeout 3
		nb_get_retry 3
		delay_before_retry 4
	}
}
}

global_defs {
router_id lvs_01
}
vrrp_instance vI_1 {
state MASTER
interface ens33
virtual_router_id 51
priority 100
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 123456
}
virtual_ipaddress {
192.168.150.100
}
}
virtual_server 192.168.150.100 80 {
lb_algo rr
lb_kind DR
persistence_timeout 6
protocol TCP
real_server 192.168.150.30 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
real_server 192.168.150.40 80 {
weight 1
TCP_CHECK {
connect_port 80
connect_timeout 3
nb_get_retry 3
delay_before_retry 3
}
}
}
主备都做有半部分参数需要改一下

systemctl start keepalived

systemctl restart network

结果

客户端访问192.168.150.100这个虚拟网卡的地址就可以通过设置的rr轮询策略访问到后端server的web服务