DR模式LVS负载均衡群集

2024-01-30 18:02:46

DR模式LVS负载均衡群集

一、LVS-DR工作原理

1、数据包流向分析

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。
　●数据报文
　　　●源 IP ------客户端的 IP
　　　●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。）
　●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。
　●数据报文
　　　●源 IP ------ VIP
　　　●目标 IP ------ 客户端的 IP
　　　●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。

2、DR模式的特点

●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。

解决思路：
　　●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：

●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。
　
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

三、LVS负载均衡DR模式群集部署

环境配置

主机 操作系统 IP地址 所需服务
DR 服务器（负载调度器） CentOS7 ens33：192.168.28.10 　 ens33:0 (VIP)：192.168.28.100 ipvsadm
Web节点服务器1 CentOS7 ens33：192.168.28.30 　　 lo:0 (VIP)：192.168.28.100 nfs-utils、rpcbind、httpd
Web节点服务器２ CentOS7 ens33：192.168.28.40　　　lo:0 (VIP)：192.168.28.100 nfs-utils、rpcbind、httpd
NFS服务器 CentOS7 192.168.28.20 rpcbind、nfs-utils
客户端 Windows10 192.168.28.15 –

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。

1、部署共享存储(NFS服务器：192.168.28.20)

systemctl stop firewalld.service				#关闭防火墙
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0									#关闭系统安全机制

yum -y install nfs-utils rpcbind				#安装nfs的两个安装包，一般系统默认安装的

systemctl start rpcbind.service					#先启动rpcbind再开启nfs服务，要注意先后顺序
systemctl start nfs.service
systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service

mkdir /opt/meng									#在/opt目录下创建两个共享目录
mkdir /opt/xiang

chmod 777 /opt/meng 							#为这两个目录赋权，所有用户可读写执行
chmod 777 /opt/xiang

vim /etc/exports								#在/etc/exports里写入共享策略
/opt/meng 192.168.28.0/24(rw,sync)				#两个目录共享给192.168.28.0网段，权限可读写 信息同步
/opt/xiang 192.168.28.0/24(rw,sync)

exportfs -rv									#发布共享

2、配置节点服务器

Web节点服务器1：ens33：192.168.28.30 lo:0 (VIP)：192.168.28.100
Web节点服务器2：ens33：192.168.28.40 lo:0 (VIP)：192.168.28.100

以下均是两台服务器共同操作

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0

(1)配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.28.100）

#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。

两个web服务器上的操作相同
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0		#编辑lo口虚拟网卡
DEVICE=lo:0											#填写网卡名
IPADDR=192.168.28.100								#IP地址
NETMASK=255.255.255.255								#子网掩码（必须是255.255.255.255）
ONBOOT=yes											#开机自动连接

ifup lo:0											#启动lo:0网卡
ifconfig lo:0										#查看网卡设置是否生效

#设置临时的路由，重启失效；禁锢路由（设置路由，访问192.168.28.100地址的发给lo口，使其发不出去）
route add -host 192.168.28.100 dev lo:0

route -n											#查看路由

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#开机自动添加路由，生产环境应该用这个,这里我就用上面的临时路由了
vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.28.100 dev lo:0

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

yum install -y nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service

Web节点服务器1：ens33：192.168.28.30 lo:0 (VIP)：192.168.28.100

showmount -e 192.168.28.20

mount.nfs 192.168.28.20:/opt/meng /var/www/html
echo 'this is meng web!' > /var/www/html/index.html

Web节点服务器2：ens33：192.168.28.40 lo:0 (VIP)：192.168.28.100

showmount -e 192.168.28.20

mount.nfs 192.168.28.20:/opt/xiang /var/www/html
echo 'this is xiang web!' > /var/www/html/index.html

3、配置负载调度器(192.168.28.10 lo:0 (VIP)：192.168.28.100)

(1)关防火墙，加载ip_vs模块

systemctl stop firewalld.service 
systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0

modprobe ip_vs				#加载ip_vs模块
cat /proc/net/ip_vs

yum install -y ipvsadm		#安装ipvsadm工具

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(2)配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.28.100）

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.28.100
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0					#启用ens33:0网卡
ifconfig ens33:0				#查看配置是否生效

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(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

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(4)配置负载分配策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm			#保存负载分配策略
或者
ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm

systemctl start ipvsadm.service					#开启服务


ipvsadm -C										#清除原有策略

#设置我们自己的分配策略；如下
ipvsadm -A -t 192.168.28.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.28.100:80 -r 192.168.163.12:80 -g	 #如果这里是隧道模式，直接将-g替换成-i即可
ipvsadm -a -t 192.168.28.100:80 -r 192.168.163.13:80 -g

ipvsadm -ln										#查看节点状态，Route代表 DR模式

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4、测试验证

在客户端访问 http://192.168.28.100/，刷新测试负载均衡是否成功
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