LVS负载均衡群集 DR模式

 

 

 

 

 

                  一、LVS-DR数据包流向分析

                  二、DR 模式的特点

                  三、LVS-DR中的ARP问题

                  四、DR模式 LVS负载均衡群集部署

 

 

 

 

 

 

 

一、LVS-DR数据包流向分析

1.client向目标VIP发出请求,Director(负载均衡器)接收。

2.Director根据负载均衡算法选择RealServer_1,不修改也不封装IP报文,而是将数据帧的MAC地址改为。RealServer_1的MAC地址,然后在局域网上发送。

3.RealServer_1收到这个帧,解封装后发现目标IP与本机匹配(RealServer事先绑定 了VIP),于是处理这个报文。随后重新封装报文,发送到局域网。

4.Client将收到回复报文。Client认为得到正常的服务,而不会知道是哪一台服务器处理的。

总结:

(1)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。
(2)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。
(3)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 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。
(4)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。
(5)Real Server直接将响应报文传送到客户端。

注意: 如果跨网段,则报文通过路由器经由Internet返回给用户。

二、DR 模式的特点

(1)Director Server 和 Real Server 必须在同一个物理网络中。
(2)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。
(3)Director Server作为群集的访问入口,但不作为网关使用。
(4)所有的请求报文经由 Director Server,但回复响应报文不能经过 Director Server。
(5)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。
(6)Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址。

三、LVS-DR中的ARP问题

问题一
1.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。

2.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
1.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请求包的源IP地址,而不使用发送接口的IP地址。

2.路由器收到ARP请求后,将更新ARP表项。

3.原有的VIP对应Director的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址。

所以,路由表根据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。

四、DR模式 LVS负载均衡群集部署

环境准备

DR 服务器:192.168.30.12
Web 服务器1:192.168.30.13
Web 服务器2:192.168.30.15
nfs 服务器: 192.168.30.16
客户端:192.168.30.210
vip:192.168.30.100

1.配置负载调度器(192.168.30.100)

7-1:调度器 7-2/7-4:节点服务器 7-5:nfs共享服务器

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:192.168.30.100)
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0				#若隧道模式,复制为ifcfg-tunl0
vim ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.30.100
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0
route add -host 192.168.30.100 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 = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

sysctl -p

(3)配置负载分配策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.30.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.30.100:80 -r 192.168.30.13:80 -g			#若隧道模式,-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.30.100:80 -r 192.168.30.15:80 -g
ipvsadm

ipvsadm -ln					#查看节点状态,Route代表 DR模式

例:

7-1:调度器

LVS负载均衡群集 DR模式_ip地址

 

LVS负载均衡群集 DR模式_ip地址_02

 

LVS负载均衡群集 DR模式_mac地址_03

 

LVS负载均衡群集 DR模式_服务器_04

 

LVS负载均衡群集 DR模式_服务器_05

 

LVS负载均衡群集 DR模式_服务器_06

 

LVS负载均衡群集 DR模式_mac地址_07

 

LVS负载均衡群集 DR模式_mac地址_08

 

LVS负载均衡群集 DR模式_ip地址_09

 

LVS负载均衡群集 DR模式_ip地址_10

 

LVS负载均衡群集 DR模式_服务器_11

2.部署共享存储(NFS服务器:192.168.116.60)

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

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

mkdir /opt/aaa /opt/benet
chmod 777 /opt/aaa /opt/benet

vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/accp 192.168.30.0/24(r0,sync)
/opt/benet 192.168.30.0/24(r0,sync)

--发布共享---
exportfs -rv

例:

7-5:nfs共享服务器

LVS负载均衡群集 DR模式_mac地址_12

 

LVS负载均衡群集 DR模式_服务器_13

 

LVS负载均衡群集 DR模式_封装_14

3.配置节点服务器(192.168.30.13、192.168.30.15)

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

(1)配置虚拟 IP 地址(VIP:192.168.30.100)
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-lo:0		
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.30.100
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 192.168.30.100 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 192.168.30.100 dev lo:0

chmod +x /etc/rc.d/rc.local

(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
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

--192.168.30.13---
mount.nfs 192.168.30.16:/opt/aaa /var/www/html

--192.168.30.15---
mount.nfs 192.168.30.16:/opt/bbb /var/www/html

例:

7-2:节点服务器

LVS负载均衡群集 DR模式_服务器_15

 

LVS负载均衡群集 DR模式_服务器_16

 

LVS负载均衡群集 DR模式_mac地址_17

 

LVS负载均衡群集 DR模式_服务器_18

 

LVS负载均衡群集 DR模式_mac地址_19

 

LVS负载均衡群集 DR模式_封装_20

 

LVS负载均衡群集 DR模式_封装_21

 

LVS负载均衡群集 DR模式_负载均衡_22

 

LVS负载均衡群集 DR模式_服务器_23

 

LVS负载均衡群集 DR模式_ip地址_24

 

LVS负载均衡群集 DR模式_ip地址_25

 

LVS负载均衡群集 DR模式_ip地址_26

 

LVS负载均衡群集 DR模式_mac地址_27

7-4:节点服务器

LVS负载均衡群集 DR模式_mac地址_28

 

LVS负载均衡群集 DR模式_mac地址_29

 

LVS负载均衡群集 DR模式_ip地址_30

 

LVS负载均衡群集 DR模式_服务器_31

 

LVS负载均衡群集 DR模式_封装_32

4.测试 LVS 群集

在客户端使用浏览器访问 http://192.168.30.100/

LVS负载均衡群集 DR模式_mac地址_33

 

LVS负载均衡群集 DR模式_服务器_34

 

LVS负载均衡群集 DR模式_ip地址_35