LVS负载均衡集群--DR模式

2024-01-17 18:32:04

LVS-DR集群

　　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。

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。

LVS负载均衡集群--DR模式

数据包流向分析

  • 客户端发送请求到 Director Server,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 IP 是本机 VIP，此时 IPVS 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。

LVS-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。
  • 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，即不允许数据包经过 Director S erver。
  • Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址。

LVS-DR中的ARP问题

问题一

问题说明：

  • 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

实验环境准备：

1 DR 服务器：192.168.208.50
2 Web 服务器1：192.168.208.20
3 Web 服务器2：192.168.208.30
4 NFS共享服务器：192.168.208.40
5 vip：192.168.208.188
6 客户端：192.168.208.200

1.配置负载调度器（192.168.208.50）

1 systemctl stop firewalld.service
2 setenforce 0
3 modprobe ip_vs
4 cat /proc/net/ip_vs
5 yum -y install ipvsadm

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配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.208.188）

1 cd /etc/sysconfig/network-scripts/
2 cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0                  #若隧道模式，复制为ifcfg-tunl0（小写字母l）
3 vim ifcfg-ens33:0
1 DEVICE=ens33:0
2 ONBOOT=yes                                    #开机自动激活
3 IPADDR=192.168.208.188
4 NETMASK=255.255.255.255

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1 ifup ens33:0
2 ifconfig ens33:0
3 route add -host 192.168.208.188 dev ens33:0
  route -n

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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。

1 vim /etc/sysctl.conf
1 net.ipv4.ip_forward = 1
2 net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
3 net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
4 net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
1 sysctl -p                           #刷新设置

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配置负载分配策略

 1 ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm                               #保存策略
 2 systemctl start ipvsadm
 3 
 4 ipvsadm -C
 5 ipvsadm -A -t 192.168.208.188:80 -s rr                              #添加虚拟服务器
 6 ipvsadm -a -t 192.168.208.188:80 -r 192.168.208.20:80 -g            #若隧道模式，-g替换为-i
 7 ipvsadm -a -t 192.168.208.188:80 -r 192.168.208.30:80 -g            #添加真实服务器
 8 ipvsadm                                                             #激活
 9 
10 ipvsadm -ln                                                         #查看节点状态，Route代表 DR模式

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2. 部署共享存储（NFS服务器：192.168.208.40）

1 systemctl stop firewalld.service
2 setenforce 0
3 
4 yum -y install nfs-utils rpcbind
5 mkdir /opt/kgc /opt/benet
6 chmod 777 /opt/kgc /opt/benet
7 
8 vim /etc/exports
/opt/kgc 192.168.208.0/24(rw,sync) 
/opt/benet 192.168.208.0/24(rw,sync)

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1 systemctl start nfs.service
2 systemctl start rpcbind.service
  systemctl enable nfs.service
  systemctl enable rpcbind.service
  #发布共享
  exportfs -rv

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3.配置节点服务器（192.168.208.20、192.168.208.30）

1 systemctl stop firewalld.service
2 setenforce 0

配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.208.188）

###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。

1 cd /etc/sysconfig/network-scripts/
2 cp ifcfg-ens33 ifcfg-lo:0        
3 vim ifcfg-lo:0
1 DEVICE=lo:0
2 ONBOOT=yes
3 IPADDR=192.168.208.188                         #和VIP保持一致
4 NETMASK=255.255.255.255                        #注意：子网掩码必须全为 1

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1 ifup lo:0
2 ifconfig lo:0
3 route add -host 192.168.208.188 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
4 
5 vim /etc/rc.local
 /sbin/route add -host 192.168.208.188 dev lo:0

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调整 proc 响应参数

1 vim /etc/sysctl.conf
1 ......
2 net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1            #系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
3 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
4 net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
5 net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
1 sysctl -p

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###或临时添加

1 echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
2 echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
3 echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
4 echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
5 
6 sysctl -p

 安装服务、挂载服务

1 yum -y install nfs-utils rpcbind httpd
2 systemctl start rpcbind
3 systemctl start httpd
1 --192.168.208.20---
2 mount.nfs 192.168.208.40:/opt/kgc /var/www/html
3 echo 'this is kgc web!' > /var/www/html/index.html
4 
5 --192.168.208.30---
6 mount.nfs 192.168.208.40:/opt/benet /var/www/html
7 echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html

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（节点服务器2配置与节点服务器1一样）

4.客户机配置

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5.测试 LVS 群集

　　在客户端使用浏览器访问 http://192.168.208.188/，默认网关指向192.168.208.188

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