群集 之 LVS负载均衡（DR模式）
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了群集 之 LVS负载均衡（DR模式）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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前言
实现 LVS 负载均衡 有 NAT 模式、IP 隧道模式、DR模式，本篇博客学习DR模式实现负载均衡功能。
一、 LVS-DR工作原理
1.1 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 四步
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。
- 此时请求的数据报文
- 源 IP —— 客户端的 IP（CIP）
- 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。）
- 此时请求的数据报文
- 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。
- 此时请求的数据报文
- 源 IP —— VIP
- 目标 IP —— 客户端的 IP（CIP）
- 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。
1.2 DR模式的特点
Director Server（负载调度器）、 Real Server （web节点服务器）
- 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。
二、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。
- 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 会进行响应，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Loopback上的虚接口
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；
- 使用Loopback上的虚接口
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。
- 对节点服务器进行处理，设置内核参数
解决ARP的两个问题的设置方法：
修改 /etc/sysctl.conf 文件，添加以下代码
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、LVS负载均衡DR模式群集部署
部署背景：
为了进—步提高公司网站的负载能力，公司决定扩展现有的网站平台，基于LVS构筑负载均衡群集。考虑到群集的访问效率，管理员准备采用LVS群集的DR模式，共享存储设备存放在内部专有网络中。
环境准备:
| 主机 | 操作系统 | IP地址 | 所需软件服务 |
|---|---|---|---|
| DR 负载调度器 | CentOS7 | ens33：192.168.10.30 ens33:0 (VIP)：192.168.10.100 | ipvsadm |
| NFS 服务器 | CentOS7 | 192.168.10.101 | rpcbind、nfs-utils |
| Web节点服务器1 | CentOS7 | ens33：192.168.10.10 lo:0 (VIP)：192.168.10.100 | rpcbind、nfs-utils、httpd |
| Web节点服务器2 | CentOS7 | ens33：192.168.10.20 lo:0 (VIP)：192.168.10.100 | rpcbind、nfs-utils、httpd |
| 客户端 | Windows10 | 192.168.10.200 |
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。
3.1 部署共享存储
NFS服务器：192.168.163.101
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
/usr/share *(ro,sync)
/opt/test1 192.168.10.0/24(rw,sync)
/opt/test2 192.168.10.0/24(rw,sync)
exportfs -rv
3.2 配置节点服务器
Web节点服务器1：ens33：192.168.10.10 、lo:0 (VIP)：192.168.10.100
Web节点服务器2：ens33：192.168.10.20 、lo:0 (VIP)：192.168.10.100
systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
yum install -y nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service
web 主页
接下来是两台服务器相同的配置：
（1）配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.10.100）
#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=192.168.10.100
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 192.168.10.100 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 192.168.10.100 dev lo:0
chmod +x /etc/rc.d/rc.local
永久添加IP
临时添加到路由表中：route add -host 192.168.10.100 dev lo:0
永久添加到路由表中：
chmod +x /etc/rc.d/rc.local
（2）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
3.3 负载均衡器
（1）加载ip_vs模块
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
（2）配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.163.100）
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.100
NETMASK=255.255.255.255
ifup ens33:0
ifconfig ens33:0
（3）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
（4）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 192.168.10.100:80 -s rr
#-g 表示 DR模式
ipvsadm -a -t 192.168.10.100:80 -r 192.168.10.10:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.10.100:80 -r 192.168.10.20:80 -g
#查看节点状态，Route代表 DR模式
ipvsadm -ln
3.4 测试验证
在客户端访问 http://192.168.10.100/，刷新测试负载均衡是否成功
以上是关于群集 之 LVS负载均衡（DR模式）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章