理论部分

DR模式下的数据包流向分析:

(1) 客户端发送请求到Director Server (负载均衡器),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1o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。

DR模式的数据包流量分析 1.png

DR模式的特点:

(1) Director Server和Real Server 必须在同- -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1o接口配置VIP的IP地址。

LVS-DR中的ARP问题

DR模式的ARP示意图 1.png

1、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

2、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

3、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,而不使用发送接接口的IP地址

例如:ens33接口

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

4、问题

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

5、解决ARP的两个问题的设置办法

修改/etc/sysctl.conf文件
```html/xml
net.ipv4.conf.lo.arp ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp
announce= 2
net.ipv4.conf.all.arp
ignore = 1 #忽略不对本机的物理接口的IP地址的ARP请求
net.ipv4.conf.all.arp_ announce = 2 #使用本机的物理接口IP地址发送ARP请求,而不使用即将发送的数据包的源IP发送ARP请求


### 总结: LVS的工作模式以及它的工作过程

LVS有三种负载均衡的模式,分别是VS/NAT (nat 模式)、VS/DR (路由模式)、VS/TUN (隧道模式)。

1、NAT模式(VS-NAT)

原理:首先负载均衡器接收到客户的请求数据包时,根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器(RS)。然后负载均衡器就把客户端发送的请求数据包的目标IP地址及端口改成后端真实服务器的IP地址(RIP)。真实服务器响应完请求后,查看默认路由,把响应后的数据包发送给负载均衡器,负载均衡器在接收到响应包后,把包的源地址改成虚拟地址(VIP) 然后发送回给客户端。

优点:集群中的服务器可以使用任何支持TCP/IP的操作系统,只要负载均衡器有一个合法的IP地址。

缺点:扩展性有限,当服务器节点增长过多时,由于所有的请求和应答都需要经过负载均衡器,因此负载均衡器将成为整个系统的瓶颈。

2、直接路由模式(VS-DR)

原理:首先负载均衡器接收到客户的请求数据包时,根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器(RS)。然后负载均衡器就把客户端发送的请求数据包的目标MAC地址改成后端真实服务器的MAC地址(R-MAC)。真实服务器响应完请求后,查看默认路由,把响应后的数据包直接发送给客户端,不需要经过负载均衡器。

优点:负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器,而RS将应答包直接发给用户。所以,减少了负载均衡器的大量数据流动,负载均衡器不再是系统的瓶颈,也能处理很巨大的请求量。

缺点:需要负载均衡器与真实服务器RS都有一块网卡连接到同一物理网段.上,必须在同--个局域网环境。

3、IP隧道模式(VS-TUN)

原理:首先负载均衡器接收到客户的请求数据包时,根据调度算法决定将请求发送给哪个后端的真实服务器(RS)。然后负载均衡器就把客户端发送的请求报文封装一层IP隧道 (T-IP) 转发到真实服务器(RS) 。真实服务器响应完请求后,查看默认路由,把响应后的数据包直接发送给客户端,不需要经过负载均衡器。

优点:负载均衡器只负责将请求包分发给后端节点服务器,而RS将应答包直接发给用户。所以,减少了负载均衡器的大量数据流动,负载均衡器不再是系统的瓶颈,也能处理很巨大的请求量。

缺点:隧道模式的RS节点需要合法IP,这种方式需要所有的服务器支持“IP Tunneling”

### LVS调度算法:
轮询算法
加权轮询
最少连接
加权最少连接
源地址哈希值
目的地址哈希
基于地址的最小连接

## 实验: 部署LVS-DR集群
1、注意点
调度器: ens33:0承载VIP,设置内核参数,不做路由器转发,配置ipvsadm,-g指定为DR模式
节点服务器: 1o:0 承载VIP, 设置内核参数,限制ARP请求 配置路由限制在本地 ,安装WEB应用

2、部署拓扑图(IP不一样)
![1.png](https://s2.51cto.com/images/20220119/1642566022215319.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

3、步骤
```html/xml
调度器:
为ens33网卡配置IP地址,为ens33:0配置VIP地址
安装ipvsadm软件包,为VIP创建虚拟服务器,使用rr算法
为虚拟服务器添加四个节点web,采用DR工作模式。权重设置为1
保存LVS负载分配策略,并通过系统服务将ipvsadm进行管理

节点服务器:(绑定VIP)
LVS-DR中,四台节点服务器要配置绑定VIP地址
VIP地址仅用作Web响应数据包的源地址,并不监听客户机的访问请求
为ens33、ens37配置IP地址,为lo:0配置VIP地址,并添加路由记录,将访问VIP的数据限制在本地

配置NFS共享服务器
为ens33网卡配置IP地址,创建文件夹/var/www/html
安装ntf-utils、rpcbind软件包
修改/etc/exports配置文件,将/var/www/html发布为可写共享,保持root权限
依次启动rpcbind、nfs服务, 确认共享结果

实验操作

环境:
1、192.168.206.0/24 进行负载均衡NAT模式
2、2台节点,1台负载均衡调度器、1台本网段的客机win7验证
3、采用centos7 ,默认全部关闭防火墙和增强防护,且都配置好本地yum仓库
4、本实验不配NFS分发给节点服务器了,直接节点服务器里随便写了点。麻烦
```html/xml
1、首先是配置负载调度器206.100(VIP206.99)
modprobe ip_vs #开启LVS
cat /proc/net/ip_vs #查看LVS的相关版本信息
yum install -y ipvsadm #安装管理模块

cd /etc/sysconfig/network-scripts
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0 #复制一个虚网卡的配置文件
vim ifcfg-ens33:0 #进去修改
.......................
DEVICE=ens33:0 #设备名字
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.206.99 #虚网卡的IP(就是VIP)
NETMASK=255.255.255.0255 #设置为32掩码的
............................................
ifup ens33:0 #启动虚网卡ens33:0
补充:关闭单独一张网卡 ifdown ens33:0

vim /etc/sysctl.conf #调整proc响应参数,由于VIP是调度器和节点共用的,所以需要关闭icmp的重定向功能。不充当路由器
..........................
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 #立即重载资源

#下面是配置负载均衡策略
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm
ipvsadm -C #清除原有策略
ipvsadm -A -t 192.168.206.99:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.206.99:80 -r 192.168.206.101:80 -g #指向节点服务器1号
ipvsadm -a -t 192.168.206.99:80 -r 192.168.206.102:80 -g #指向节点服务器2号
ipvsadm #启用策略
ipvsadm -ln #查看匹配的规则

![1.png](https://s2.51cto.com/images/20220119/1642593353577317.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

![2.1.png](https://s2.51cto.com/images/20220119/1642593353124665.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

![2.2.png](https://s2.51cto.com/images/20220119/1642593361451035.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

![3.png](https://s2.51cto.com/images/20220119/1642593368712086.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

```html/xml
2、下面是配置节点服务器206.101、206.102(VIP206.99)
两台节点服务器配置都一样,两台都要配哦
cd /etc/sysconfig/network-scripts
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0                  #复制一份虚拟子接口网卡配置文件
vim ifcfg-lo:0
.............................
DEVICE=lo:0            #设备名字
IPADDR=192.168.206.99      #VIP的
NETMASK=255.255.255.255      #也是32位子掩码
ONBOOT=yes
.......................... 
ifup lo:0                         # 启动这个
route add -host 192.168.206.99 dev lo:0       #添加路由表
补充:另外一种添加路由表的方式
vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.206.99 dev lo:0 

vim /etc/sysctl.conf #调整ARP的响应参数以阻止更新VIP的MAC地址,避免发生冲突
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
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

#纯文本
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
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
sysctl -p   #立即生效配置

yum install -y httpd
echo 'test 1  web' > /var/www/html   #1号节点
echo 'test 2  web' > /var/www/html   #2号节点
systemctl start httpd
#懒得搞NFS网页文件共享了,直接随便打点东西凑合下

验证:
使用同网段的win7登录(不同网段记得自己搞网关服务器和SNAT)
http://192.168.206.99/ 来访问(调度器的VIP地址,然后过60秒默认会话保持时间后再刷新下。)

验证1.png

验证2.png