实现基于lnmp电子商务网站的负载均衡

Posted 2020-10-13

一、LVS负载均衡NAT工作模式（工作在网络层）

1. 工作流程

2. (a). 当用户请求到达Director Server，此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。 此时报文的源IP为CIP，目标IP为VIP

   (b). PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机，将数据包送至INPUT链

   (c). IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，修改数据包的目标IP地址为后端服务器IP，然后将数据包发至POSTROUTING链。 此时报文的源IP为CIP，目标IP为RIP

   (d). POSTROUTING链通过选路，将数据包发送给Real Server

   (e). Real Server比对发现目标为自己的IP，开始构建响应报文发回给Director Server。 此时报文的源IP为RIP，目标IP为CIP

   (f). Director Server在响应客户端前，此时会将源IP地址修改为自己的VIP地址，然后响应给客户端。 此时报文的源IP为VIP，目标IP为CIP

3. 环境准备：

   服务器	IP
   客户端（client）	172.16.111.13(模拟公网地址)
   虚拟服务（vs）	172.16.111.123(模拟公网地址) 192.168.111.200 （内网）
   后端请求处理服务器（rs1）	192.168.111.101（网关指向vs）
   后端请求处理服务器（rs2）	192.168.111.102（网关指向vs）

3、实验步骤：

 (1) iptables -F && setenforce 0 清空防火墙策略，关闭selinux
    yum install ipvsadm -y // 在Director上安装lvs管理软件
 (2) 在 Director上配置lvs策略
    ipvsadm -A -t 172.16.111.123:80 -s wrr
     //开启一个基于80端口的虚拟服务，调度算法是wrr
    ipvsadm -a  -t 172.16.111.123:80 -r 192.168.111.101 -m -w 1 
    ipvsadm -a  -t 172.16.111.123:80 -r 192.168.111.102 -m -w 1
    //配置web服务后端real server 为NAT 工作模式，权重为1   
    vim /etc/sysctl.conf 修改netipv4.ip.forward=1 //开启路由转发功能 
 (3) 在real server 上配置
    配置网关指向192.168.111.2000

缺点：lvs的NAT工作模式，不管是请求包还是回应包都会经过Director Server，而回应包通常会带有大量的数据，所以带来大量的流量传输压力

二  、LVS负载均衡DR工作模式（工作在数据链路层）

1、工作流程

(a) 当用户请求到达Director Server，此时请求的数据报文会先到内核空间的PREROUTING链。 此时报文的源IP为CIP，目标IP为VIP

(b) PREROUTING检查发现数据包的目标IP是本机，将数据包送至INPUT链

(c) IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，将请求报文中的源MAC地址修改为DIP的MAC地址，将目标MAC地址修改RIP的MAC地址，然后将数据包发至POSTROUTING链。 此时的源IP和目的IP均未修改，仅修改了源MAC地址为DIP的MAC地址，目标MAC地址为RIP的MAC地址

(d) 由于DS和RS在同一个网络中，所以是通过二层来传输。POSTROUTING链检查目标MAC地址为RIP的MAC地址，那么此时数据包将会发至Real Server。

(e) RS发现请求报文的MAC地址是自己的MAC地址，就接收此报文。处理完成之后，将响应报文通过lo接口传送给eth0网卡然后向外发出。 此时的源IP地址为VIP，目标IP为CIP

(f) 响应报文最终送达至客户端

2、环境准备

服务 器	IP地址	备注
lvs-server	VIP：172.17.253.100 DIP：192.168.163.101	开启路由功能 （VIP桥接、DIP仅主机）
rs01	RIP：192.168.163.102	网关指向DIP（仅主机）
rs02	RIP：192.168.163.103	网关指向DIP（仅主机）

3、实验步骤

lvs-server配置：
1、ipvsadm -A -t  172.17.253.100:80 -s wrr
#开启一个基于80端口的虚拟服务，调度方式为wrr
2、ipvsadm -a -t 1172.17.253.100:80 -r 192.168.163.102:80 -m-w 1
#配置web服务后端real server  为nat工作方式 权重为1
3、ipvsadm -a -t 172.17.253.100:80 -r 192.168.163.103:80-m -w 1
#配置web服务后端real server  为nat工作方式 权重为1
4、修改内核配置，开启路由转发
#vim /etc/sysctl.conf 修改 net.ipv4.ip_forward=1 #sysctl -p 使其生效
5、real server配置
配置网关指向192.168.163.101
6、realserver配置
ifconfiglo:0 $vip broadcast $vip netmask 255.255.255.255 up
#配置VIP到本地回环网卡lo上，并只广播自己
routeadd -host $vip lo:0
#配置本地回环网卡路由
echo"1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
#1 只回答目标IP地址是来访网络接口本地地址的ARP查询请求 
echo"2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
#2 对查询目标使用最适当的本地地址.在此模式下将忽略这个IP数据包的源地址并尝试选择与能与该地址通信的本地地址.
echo"1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo"2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
#关闭arp应答
1: 仅在请求的目标IP配置在本地主机的接收到请求报文的接口上时，才给予响应
2：必须避免将接口信息向非本网络进行通告

缺点：vs和rs必须在同一个物理网段

三、LVS负载均衡DR工作模式

1、工作流程

(a).客户端将请求发往前端的负载均衡器，请求报文源地址是CIP，目标地址为VIP。

(b).负载均衡器收到报文后，发现请求的是在规则里面存在的地址，那么它将在客户端请求报文的首部再封装一层IP报文,将源地址改为DIP，目标地址改为RIP,并将此包发送给RS。

(3).RS收到请求报文后，会首先拆开第一层封装,然后发现里面还有一层IP首部的目标地址是自己lo接口上的VIP，所以会处理次请求报文，并将响应报文通过lo接口送给eth0网卡直接发送给客户端。注意：需要设置lo接口的VIP不能在共网上出现