LVS负载均衡群集部署——DR模式的介绍及搭建步骤

Posted 王大雏

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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LVS负载均衡群集部署——DR模式的介绍及搭建步骤相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

LVS负载均衡群集部署——DR模式的介绍及搭建步骤

一、LVS-DR集群概述

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 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。

工作原理如下图所示：
在这里插入图片描述

2、LVS-DR数据包流量分析（同一局域网）

  • 客户端向目标VIP发送请求，负载均衡器接收
  • 负载均衡器根据负载均衡算法选择后端真实服务器，不修改也不封装IP报文，而是将数据帧的MAC地址改为后端真实服务器的MAC地址，然后在局域网上发送
  • 后端真实服务器收到这个帧，解封装后发现目标IP与本机匹配（事先绑定了VIP），于是处理这个报文。随后重新封装报文，将响应报文通过lo接口传送给物理网卡然后向外发出
  • 客户端将收到回复报文。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
  • 如果跨网段，则报文通过路由器经由 internet 返回给用户

3、LVS-DR中的ARP问题

问题一

  • 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

  • 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

  • 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

  • 问题说明：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：

  • 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

4、LVS-DR处理问题后的流量分析

  • 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。
  • 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I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。
  • 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。
  • Real Server 直接将响应报文传送到客户端。

5、LVS-DR 特性

  • 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10接口配置VIP的IP地址。

二、构建LVS-DR集群

1、构建LVS-DR集群的步骤（理论）

实验环境准备：

DR 服务器192.168.80.30
Web 服务器1192.168.80.10
Web 服务器2192.168.80.20
NFS共享服务器192.168.80.40
vip192.168.80.188
客户端192.168.80.200

1、配置负载调度器（192.168.80.30）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum -y install ipvsadm

（1）配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.80.188）

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0				#若隧道模式，复制为ifcfg-tunl0（小写字母l）
vim ifcfg-ens33:0

DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes									#开机自动激活
IPADDR=192.168.80.188
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0
route add -host 192.168.80.188 dev ens33:0

（2）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。
vim /etc/sysctl.conf


net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p						#刷新设置

（3）配置负载分配策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm					#保存策略
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.80.188:80 -s rr					#添加虚拟服务器
ipvsadm -a -t 192.168.80.188:80 -r 192.168.80.10:80 -g			#若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.80.188:80 -r 192.168.80.20:80 -g			#添加真实服务器
ipvsadm															#激活

ipvsadm -ln					#查看节点状态，Route代表 DR模式

2、部署共享存储（NFS服务器：192.168.80.40）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install nfs-utils rpcbind
mkdir /opt/kgc /opt/benet
chmod 777 /opt/kgc /opt/benet

vim /etc/exports

/opt/kgc 192.168.80.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.80.0/24(rw,sync)

systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service

3、配置节点服务器（192.168.80.10、192.168.80.20）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

（1）配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.80.188）
###此地址仅用作发送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由记录，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 ifcfg-ens33 ifcfg-lo:0		
vim ifcfg-lo:0

DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.80.188						#和VIP保持一致
NETMASK=255.255.255.255						#注意：子网掩码必须全为 1

ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.80.188 dev lo:0		#添加VIP本地访问路由，将访问VIP的数据限制在本地，以避免通信紊乱

vim /etc/rc.local

/sbin/route add -host 192.168.80.188 dev lo:0

（2）调整 proc 响应参数

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 临时添加

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

sysctl -p

yum -y install nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl start httpd

--192.168.80.10---
mount.nfs 192.168.80.40:/opt/kgc /var/www/html
echo 'this is kgc web!' > /var/www/html/index.html

--192.168.80.20---
mount.nfs 192.168.80.40:/opt/benet /var/www/html
echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html

4、测试 LVS 群集

在客户端使用浏览器访问 http://192.168.80.188/，默认网关指向192.168.80.188

2、构建LVS-DR集群操作的具体步骤（实操）

环境搭建工作:
1.web1配置如下

2.web2配置如下：

3.DR服务器配置如下：

4.NFS共享服务器配置如下：

5.客户机配置如下：

6.关闭所有服务器的防护墙和selinux

第一步：配置负载调度器（192.168.80.30）

1）加载模块并安装管理工具

2）配置虚拟ip

3）开启虚拟网卡并添加主机路由

4）关闭Linux 内核的重定向参数响应

5）刷新设置

6）配置负载分配策略

第二步：部署共享存储（NFS服务器：192.168.80.40）
1）安装nfs-utils rpcbind程序（yum源提前配置好）并配置发布目录和策略

2）发布共享

3）开启服务并设置开机自启动

第三步：配置节点服务器（192.168.80.10和192.168.80.20）
1）web1服务器配置如下：

2）开启接口并为本机添加路由记录

3）调整 proc 响应参数

4）刷新配置

5）安装nfs-utils rpcbind httpd

6）开启服务并查看状态确认

7）挂载共享目录并创建本机的html文件

8）在浏览器中输入本机ip进行确认

9）web2服务器配置步骤和web1一致，步骤如下：

第四步：在客户机上测试

以上是关于LVS负载均衡群集部署——DR模式的介绍及搭建步骤的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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