lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr

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技术领航者之声 2024-04-30 17:00:53

文章标签 lvs dr模式怎么搭建 lvs linux 服务器负载均衡 文章分类 运维

一、LVS-DR工作原理

二、LVS-DR数据流向

三、DR模式特点即优缺点

3.1、DR模式特点

3.2、LVS-DR的优缺点

优点：

缺点：

四、ARP解析问题

4.1、问题一：IP地址冲突

解决方法：

4.2、问题二：第二次再有访问请求

解决方法：

五、部署LVS-DR集群

5.1、配置负载调度器lvs(192.168.59.11)

安装ipvsadm工具

配置虚拟IP地址(vip:192.168.59.100）

调整内核(proc)响应参数

配置负载分配

5.2、部署共享存储（NFS服务器:192.168.59.14）

安装nfs和rpcbind

创建共享目录并设置权限

输入页面内容

设置共享目录并发布共享

5.3、配置节点服务器（web1，web2）

配置虚拟IP地址（vip：192.168.59.100）{web1和web2都要执行}

启动lo:0网卡，添加VIP本地访问路由

设置系统自动识别，并设置执行权限

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

安装nfs、rpcbind和httpd服务

注意web2和以上操作一样

开启相关服务，并挂载分享端的内容

5.4、开始测试

可能出现的报错

六、LVS-DR问题总结

6.1、LVS/DR如何处理请求报文的，会修改IP包内容吗？

6.2、RealServer为什么要在lo接口上配置VIP？在出口网卡上配置VIP可以吗？

6.3、RealServer为什么要抑制arp帧？

6.4、LVS/DR load balancer（director）与RS为什么要在同一网段中？

5、为什么director上eth0接口除了VIP另外还要配一个ip（即DIP）？

6、director的vip的netmask一定要是255.255.255.255吗？

7、RS设置lo:0而不设置ens33:0的原因

一、LVS-DR工作原理

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模式，Director Server 作为集群的访问入口，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。
为了响应对整个集群的访问，Director Server与Real Server都需要配置VIP地址

客户机发起请求，经过调度服务器(lvs)，经过算法调度，去访问真实服务器(RS)

由于不原路返回，客户机不知道，真实主机的ip地址，

所以只能通过调度服务器的外网IP(vip)去放回报文信息

Director Server 作为集群的访问入口，但不作为网关使用，后端服务器池中的Real Server与Director Server在同一个物理网络中，发给客户机的数据包不需要经过Director Server。为了响应对整个集群的访问，DS(前端负载均衡节点服务器)与RS(后端真实服务器)都需要配置有VIP地址。

每个Real Server上都有两个IP：VIP(负载均衡对外提供访问的IP地址)和RIP(负载均衡后端的真实服务器IP地址)，但是VIP是隐藏的，就是不难提供解析等功能，只是用来做请求回复的源IP的，Director上只需要一个网卡，然后利用别名来配置两个IP：VIP和DIP(负载均衡与后端服务器通信的IP地址)，在DIR接收到客户端的请求后。DIR根据负载均衡算法选择一台rs server的网卡mac作为客户端请求包中的目标mac，通过arp转交给后端rs server处理，后端在通过自己的网关回复给客户端。

二、LVS-DR数据流向

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_服务器

数据流向分析

用户发送请求到Director Server，请求的数据报文(源IP是CIP(客户端IP)，目标IP是VIP)到达内核空间
由于DS和RS在用一个网络中，所以是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IP，此时IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务，若是，重新封装数据包，修改源MAC地址为DIP的MAC地址，目标MAC地址为RIP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
RS发现请求报文的MAC地址是自己的MAC地址，就接收此报文，重新封装报文(源IP地址为VIP，目标IP为CIP）将响应报文通过io传送给ens33网卡然后向外发出。
RS直接将响应报文传送到客户端

三、DR模式特点即优缺点

3.1、DR模式特点

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，但不能作为网关使用。
所有的请求报文经由Director Server IP，即Real Server发送的数据包不允许经过Director Server。
Real Server上的io接口配置VIP的IP地址

3.2、LVS-DR的优缺点

优点：

负载均衡器只负责将请求包分发给物理服务器，而物理服务器将应答包直接分发给用户。所以，负责均衡器能处理很巨大的请求量，这种方式，一台负载均衡能为超过100台物理服务器服务，负载均衡器不再是系统的瓶颈。使用VS-DR方式，如果你的负载均衡器拥有100M的全双工网卡的话，就能使得整个Virtual Server能达到1G的吞吐量。甚至更高；

缺点：

这种方式需要所有的DIR和RIP都在同一广播域；不支持异地容灾。

四、ARP解析问题

4.1、问题一：IP地址冲突

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

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
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(真实网卡IP)的ARP请求

4.2、问题二：第二次再有访问请求

Real Server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(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对应的Real Server的MAC地址。路由器根据ARP表项，会将新来的请求报文转发给Real Server，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

路由器上绑定了真实服务器1的mac信息
请求到达真实服务器
在真实服务器上修改内核参数
只对所有服务器真实网卡上的地址进行反馈，解析

五、部署LVS-DR集群

实验准备

DR服务器：192.168.59.11
web1：192.168.59.12
web2：192.168.59.13
vip(虚拟回环)：192.168.59.100
NFS服务器：192.168.59.14
客户端：192.168.59.90

因为是在内网环境中所以我们需要关闭防火墙和配置本地yum仓库

########关闭防火墙############
#!/bin/bash
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
#######yum仓库#########
mount /dev/cdrom /mnt
mkdir /etc/yum.repos.d/bak
mv /etc/yum.repos.d/*.repo  /etc/yum.repos.d/bak
touch /etc/yum.repos.d/local.repo
echo "
[local]
name=local
baseurl=file:///mnt
enabled=1
gpgcheck=0
" > /etc/yum.repos.d/local.repo
yum cleam all
yum makecache

要在每台内网服务器中执行！（下图是执行完效果）

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_lvs dr模式怎么搭建_02

5.1、配置负载调度器lvs(192.168.59.11)

安装ipvsadm工具

yum -y install ipvsadm

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_linux_03

配置虚拟IP地址(vip:192.168.59.100）

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
vim ifcfg-ens33:0

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_lvs_04

ifup ens33:0
ifconfig

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_lvs_05

调整内核(proc)响应参数

对于DR集群模式来说，由于LVS负载调度器和各节点需要共用VIP地址，一个关闭Linux内核的重定向参数响应服务器部署一台路由器，那么它不会发送重定向，所以可以关闭该功能。

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 0 #关闭路由转发功能
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0 #下面都是关闭内核重定向功能
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_lvs dr模式怎么搭建_06

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_linux_07

配置负载分配

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.59.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.59.100:80 -r 192.168.59.12:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.59.100:80 -r 192.168.59.13:80 -g
ipvsadm
ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_linux_08

5.2、部署共享存储（NFS服务器:192.168.59.14）

部署前执行上面脚本关闭防火墙并配置本地yum仓库

安装nfs和rpcbind

yum -y install nfs-utils rpcbind
systemctl start nfs
systemctl start rpcbind

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_linux_09

创建共享目录并设置权限

mkdir /opt/db1 /opt/db2
chmod 777 /opt/db1 /opt/db2

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_linux_10

输入页面内容

echo "i am web1" > /opt/db1/index.html
echo "i am web2" > /opt/db2/index.html

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_linux_11

设置共享目录并发布共享

vim /etc/exports

/opt/db1 192.168.59.0/24(rw,sync)
/opt/db2 192.168.59.0/24(rw,sync)

exportfs -rv

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_lvs_12

5.3、配置节点服务器（web1，web2）

配置前要执行上面脚本哦

配置虚拟IP地址（vip：192.168.59.100）{web1和web2都要执行}

此地址仅作为发送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）。因此实验虚接口lo:0来承担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，以避免通讯紊乱。

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
vim ifcfg-lo:0

IPADDR=192.168.59.100
NETMASK=255.255.255.255  #子网掩码必须全为1
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes

启动lo:0网卡，添加VIP本地访问路由

ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.59.100 dev lo:0

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_lvs dr模式怎么搭建_13

设置系统自动识别，并设置执行权限

vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.59.100 dev lo:0
chmod +x /etc/rc.d/rc.local

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.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

sysctl -p #立即生效

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_服务器_14

安装nfs、rpcbind和httpd服务

yum -y install nfs rpcbind http

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_lvs dr模式怎么搭建_15

注意web2和以上操作一样

开启相关服务，并挂载分享端的内容

web1

systemctl start rpcbind httpd nfs
mount.nfs 192.168.59.14:/opt/db1 /var/www/html
df -hT

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_lvs_16

web2

systemctl start rpcbind httpd nfs
mount.nfs 192.168.59.14:/opt/db2 /var/www/html
df -hT

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_lvs_17

5.4、开始测试

我们用一台win（net1网卡的）

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_服务器_18

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_负载均衡_19

测试成功

可能出现的报错

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_负载均衡_20

我们在访问的时候可能会出现这种情况，这时因为我们配置了本地yum源而导致的

我们只需要找到问题主机的httpd.conf文件

vim /etc/httpd/conf/httpd.conf

lvs dr模式怎么搭建 lvs部署dr_lvs_21

将其注释就行了。

六、LVS-DR问题总结

6.1、LVS/DR如何处理请求报文的，会修改IP包内容吗？

vs/dr本身不会关心IP层以上的信息，即使是端口号也是tcp/ip协议栈去判断是否正确，vs/dr本身主要做这么几个事：

接收client的请求，根据你设定的负载均衡算法选取一台realserver的ip；
以选取的这个ip对应的mac地址作为目标mac，然后重新将IP包封装成帧转发给这台RS；
在hash table中记录连接信息。
vs/dr做的事情很少，也很简单，所以它的效率很高，不比硬件负载均衡设备差多少，数据包、数据帧的大致流向是这样的：client –> VS –> RS –> client。

6.2、RealServer为什么要在lo接口上配置VIP？在出口网卡上配置VIP可以吗？

既然要让RS能够处理目标地址为vip的IP包，首先必须要让RS能接收到这个包。在lo上配置vip能够完成接收包并将结果返回client。不可以将VIP设置在出口网卡上,否则会响应客户端的arp request,造成client/gateway arp table紊乱，以至于整个load balance都不能正常工作。

6.3、RealServer为什么要抑制arp帧？

我们知道仰制arp帧需要在server上执行以下命令，如下：

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
 1
 2
 3
 4
 因为arp对逻辑口没有意义。实际上起作用的只有以下两条:echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
 echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
 1
 2

即对所有的物理网卡设置arp仰制。对仰制所有的物理网卡设置arp仰制是为了让CIP发送的请求顺利转交给DIR以及防止整个LVS环境arp表混乱，不然容易导致整个lvs不能工作。

6.4、LVS/DR load balancer（director）与RS为什么要在同一网段中？

lvs/dr它是在数据链路层来实现的，即RIP必须能够接受到DIR的arp请求，如果不在同一网段则会隔离arp，这样arp请求就不能转发到指定的RIP上，所以director必须和RS在同一网段里面。

5、为什么director上eth0接口除了VIP另外还要配一个ip（即DIP）？

如果是用了keepalived等工具做HA或者Load Balance,则在健康检查时需要用到DIP。没有健康检查机制的HA或者Load Balance则没有存在的实际意义。

6、director的vip的netmask一定要是255.255.255.255吗？

lvs/dr里，director的vip的netmask 没必要设置为255.255.255.255，director的vip本来就是要像正常的ip地址一样对外通告的,不要搞得这么特殊。

7、RS设置lo:0而不设置ens33:0的原因

因为“负载调度机”转发时并不会改写数据包的目的IP，所以“节点服务器”收到的数据包的目的IP仍是“负载调度器”的虚拟服务IP。为了保证“节点服务器”能够正确处理该数据包，而不是丢弃，必须在“节点服务器”的环回网卡上绑定“负载调度器”的虚拟服务IP。这样“节点服务器”会认为这个虚拟服务IP是自己的IP，自己是能够处理这个数据包的。否则“节点服务器”会直接丢弃该数据包！

“节点服务器”上的业务进程必须监听在环回网卡的虚拟服务IP上，且端口必须和“负载调度机”上的虚拟服务端口一致。因为“负载调度机”不会改写数据包的目的端口，所以“节点服务器”服务的监听端口必须和虚拟服务端口一致，否则“节点服务器”会直接拒绝该数据包。

“节点服务器”处理完请求后，响应直接回给客户端，不再经过“负载调度机”。因为“节点服务器”收到的请求数据包的源IP是客户端的IP，所以理所当然“节点服务器”的响应会直接回给客户端，而不会再经过“负载调度机”。这时候要求“节点服务器”和客户端之间的网络是可达的。

“负载调度机”和“节点服务器”须位于同一个子网。因为“负载调度机”在转发过程中需要改写数据包的MAC为“节点服务器”的MAC地址，所以要能够查询到“节点服务器”的MAC。而要获取到“节点服务器”的MAC，则需要保证二者位于一个子网，否则“负载调度机”只能获取到“节点服务器”网关的MAC地址。

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