LVS-DR 集群

2024-01-24 18:36:52

LVS-DR 集群

一概述

1.1 DR模式

直接路由，Direct Routing ，简称DR模式
采用半开放式的网络结构，与TUN模式的结构类似，但是各个节点并不是分散在各地，而是与调度器在同一个物理网络中
负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的ip隧道，数据转发不受互联网影响
此模式，调度器只是访问的入口，响应数据不经过调度器。用户数据进入调度器之后，调度器转发给节点服务器，然后哦节点服务器处理完之后，通过网络回应给客户端。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。

1.2 DR模式数据包流向分析

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。

客户端 >>> 负载均衡器

源ip：	CIP
目标IP：	VIP
源MAC：	客户端的MAC
目标MAC：	负载均衡器 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。修改源MAC，地址为 Director Server 的MAC 地址，修改目标MAC 为 Real Server 的MAC地址，源ip与目标ip 不变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。）

负载均衡器 >>> 后端节点服务器

源ip：	CIP
目标IP：	VIP
源MAC：	负载均衡器MAC
目标MAC：	后端节点 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（源ip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。

**源ip：	VIP
目标IP：	CIP
源MAC：	后端节点MAC
目标MAC：	客户端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。

1.3 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。
Director Server 作为集群的访问入口，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。

1. 4 LVS-DR中的ARP问题

1.4.1 问题一

问题

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

1.4.2问题二

问题

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

1.4.3 两个问题的解决方法

修改/etc/sysctl.conf 文件

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

二：配置LVS-DR集群

拓扑图

负载均衡器 192.168.23.103

节点服务器： 192.168.23.12 ; 192.168.23.13

nfs服务器： 192.168.23.11

vip : 192.168.23.100

客户端： 192.168.23.104

2. 1 配置负载均衡器

2.1. 1 加载内核参数，下载ipvsadm 工具

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

modprobe  ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum -y install ipvsadm

2.1.2 配置虚拟IP地址（vip 192.168.23.100)

cd /etc/sysconfig/network-scripts
cp ifcfg-ens33{,:0}
vim  ifcfg-ens33:0
NAME=ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.23.100
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig

2.1.3 调整proc 响应参数

关闭 icmp 的重定向，不充当路由

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  #加载内核参数

2.1.4 配置负载分配策略

ipvsadm-save  >  /etc/sysconfig/ipvsadm  #不保存到这个文件，则启动报错

#清空规则
ipvsadm -C

#添加虚拟服务器， 虚假你192.168.23.100：80  ,使用轮询算法
ipvsadm -A -t 192.168.23.100:80 -s rr

#添加真实服务器. VIP地址时 192.168.23.100:80  RIP时 192.168.23.12:80 ,使用DR模式
ipvsadm -a -t 192.168.23.100:80 -r 192.168.23.12:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.23.100:80 -r 192.168.23.13:80 -g

ipvsadm   #查看节点状态

2.2 部署共享存储（192.168.23.11）

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
yum -y install rpcbind nfs-utils

#制作网页文件
mkdir /opt/{mynet,benet}
 echo "this is mynet web" >/opt/mynet/index.html
 echo "this is benet web" >/opt/benet/index.html
 #设置共享目录权限
  chmod 777 /opt/{mynet,benet}
  ll /opt/

vim /etc/exports
/opt/mynet  192.168.23.0/24(ro,sync) 
/opt/benet  192.168.23.0/24(ro,sync)

systemctl start rpcbind
systemctl start nfs
 exportfs  -rv

2.3 配置节点服务器(192.168.23.12; 192.168.23.13)

systemctl stop firewalldsystemctl disable firewalldsetenforce  0yum -y install httpd  rpcbind nfs-utils

2.3.1 配置虚拟ip(lo:0 192.168.23.100)

cd /etc/sysconfig/network-scriptscp ifcfg-lo{,:0}vim ifcfg-lo:0DEVICE=lo:0IPADDR=192.168.23.100NETMASK=255.255.255.255ONBOOT=yes

ifup lo:0ifconfig  lo:0

#添加到 lo:0 的主机路由 route add -host 192.168.23.100 dev lo:0which  route   #查看route 命令的路径，发现是在 /usr/sbin/route#将路由配置写入到开机运行的脚本中vim /etc/rc.localroute add -host 192.168.23.100 dev lo:0chmod +x /etc/rc.d/rc.local

2.3.2 调整内核的arp参数

调整内核的arp 参数，阻止VIP的 MAC地址，避免发生冲突

vim /etc/sysctl.confnet.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1    #只响应目的IP地址为接收网卡上的本地地址的arp请求   net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2  #只向该网卡回应与该网段匹配的ARP报文net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1   net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2#arp_ignore和arp_announce参数分别有all,default,lo,eth0等对应不同网卡。当all和具体网卡的参数值不一致时，配置为较大值的生效。一般只需修改all和某个具体网卡的参数即可。sysctl  -p #刷新到内存

2.3.3 挂载nfs

systemctl start rpcbind httpdshowmount -e 192.168.23.11

192.168.23.12 服务器

vim /etc/fstab 192.168.23.11:/opt/mynet  /var/www/html  nfs  defaults,_netdev  0  0mount -a curl http://192.168.23.12

192.168.23.13 服务器

vim /etc/fstab 192.168.23.11:/opt/benet  /var/www/html  nfs  defaults,_netdev  0  0mount -a curl http://192.168.23.13

2.4 访问测试(客户端访问 VIP)

 curl http://192.168.23.100

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