部署负载均衡：LVS-DR群集（直连路由模式）

时间  2021-01-22
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部署负载均衡：LVS-DR群集（直连路由模式）

 

文章目录

  • 部署负载均衡：LVS-DR群集（直连路由模式）
    • 1、LVS-DR数据包流向分析
    • 2、LVS-DR中的ARP问题
    • 3、LVS 负载均衡群集-DR模式
      • 1.数据包流量分析
      • 2.DR 模式的特色
    • 4、LVS-DR负载均衡集群部署步骤
      • 一、配置负载调度器(192.168.171.7)
        • （1）配置虚拟 IP 地址)（VIP:192.168.171.199）
        • （2）调整proc响应参数
        • （3）配置负载分配策略
      • 二、部署共享存储（NFS服务器：192.168.171.14）
      • 三、配置节点服务器（192.168.171.四、192.168.171.17）
        • （1）配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.171.199）两个服务器都要配置
        • （2）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
        • （3）测试LVS群集

 

1、LVS-DR数据包流向分析

为方便进行原理分析，将Client与群集机器放在同一网络中，数据包流经的路线为1-2-3-4html

一、Client 向目标 VIP 发出请求，Director（负载均衡器）接收。
此时源MAC 地址为Client MAC地址，目标MAC地址为 调度器Director 的MAC地址。前端

二、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地址改成RealServer_1的MAC地址，而后在局域网上发送。
此时源MAC地址为Director的MAC地址，目的MAC地址为RealServer_1的MAC地址。算法

三、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），因而处理这个报文。随后从新封装报文，将响应报文经过 lo 接口传送给物理网卡而后向外发出。
此时源MAC地址为RealServer_1的MAC地址，目的MAC地址为Client的MAC地址。vim

四、Client将收到回复的报文。Client 认为获得正常的服务，而不会知道是哪一台服务器处理的。
注意：若是跨网段，则报文经过路由器经由Internet返回给用户。centos

2、LVS-DR中的ARP问题

一、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。浏览器

二、在局域网中具备相同的IP地址，势必会形成各服务器ARP通讯的紊乱。服务器

  • 当ARP广播发送到LVS-DR集群时，由于负载均衡器和节点服务器都是链接到相同网络上，它们都会接收到ARP广播。
  • 只有前端的负载均衡器进行响应，其余节点服务器不该该响应ARP广播。

三、对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求。网络

  • 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

四、RealServer返回报文（源IP是VIP）经路由器转发，从新封装报文时，须要先获取路由器的MAC地址。负载均衡

五、发送ARP请求时，Linux默认使用IP包的源IP地址（即VIP）做为ARP请求包中的源IP地址，而不使用发送接口的IP地址oop

  • 如：ens33

六、路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项

七、原有的VIP对应Director的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址

八、路由器根据ARP表项，会将新来的请求报文转发给RealServer，致使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。

九、解决ARP的两个问题的设置方法

修改 /etc/sysctl.conf 文件
添加
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

3、LVS 负载均衡群集-DR模式

1.数据包流量分析

  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，数据经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不是集群服务，是集群服务就从新封装数据包。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，而后将数据包发送给 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；数据包从新封装报文(源 IP 地址为 VIP，目标 IP 为 CIP)，将响应报文经过 lo 接口传送给物理网卡而后向外发出
  5. Real Server 直接将响应报文传送到客户端

2.DR 模式的特色

  • Director Server 和 Real Server 必须在同一个物理网络中
  • Real Server 可使用私有地址，也可使用公网地址；若是使用公网地址，能够经过互联网对 RIP 进行直接访问
  • Director Server 做为群集的访问入口，但不做为网关使用
  • 全部的请求报文经由 Director Server，但回复响应报文不能通过 Director Server
  • Real Server 的网关不容许指向 Director Server IP，即 Real Server 发送的数据包不容许通过 Director Server
  • Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址

4、LVS-DR负载均衡集群部署步骤

搭建环境：
DR 服务器（负载调度器）（centos7-1）：192.168.171.7
Web 服务器1（centos7-2）：192.168.171.4
Web 服务器2（centos7-3）：192.168.171.17
NFS服务器（server1）：192.168.171.14
VIP：192.168.171.199
Windows10客户端：192.168.171.100

一、配置负载调度器(192.168.171.7)

准备环境
systemctl stop firewalld.service 
systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0

modprobe ip_vs         #加载ip_vs模块
cat /proc/net/ip_vs    #查看ip_vs版本信息

yum install -y ipvsadm

（1）配置虚拟 IP 地址)（VIP:192.168.171.199）

为网卡绑定VIP地址

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

vim ifcfg-ens33:0
#清空原有配置，添加如下内容
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.171.199
NETMASK=255.255.255.255


ifup ens33:0
#开启虚拟 ip

ifconfig ens33:0
#查看虚拟 ip

mark

mark

（2）调整proc响应参数

#因为 LVS 负载调度器和各节点须要共用 VIP 地址，应该关闭Linux 内核的重定向参数响应，不充当路由器，
vim /etc/sysctl.conf
添加
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

mark

（3）配置负载分配策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或
ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm

systemctl start ipvsadm

ipvsadm -C
#清除原有策略

ipvsadm -A -t 192.168.171.199:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.171.199:80 -r 192.168.171.4:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.171.199:80 -r 192.168.171.17:80 -g
#若使用隧道模式，则结尾处 -g 替换为 -i

ipvsadm

ipvsadm -ln
#查看节点状态，Route表明 DR模式

mark

二、部署共享存储（NFS服务器：192.168.171.14）

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

yum install -y nfs-utils rpcbind

systemctl start nfs.service 
systemctl start rpcbind.service
systemctl enable nfs.service 
systemctl enable rpcbind.service

mkdir /opt/ypy /opt/555
chmod 777 /opt/ypy/ /opt/555/

vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/xcf 192.168.126.0/24(rw,sync)
/opt/zxc 192.168.126.0/24(rw,sync)

exportfs -rv
showmount -e

三、配置节点服务器（192.168.171.四、192.168.171.17）

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

#将两个节点服务器的网关和DNS注释掉后重启网卡，若是有网关服务器则指向网关服务器

（1）配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.171.199）两个服务器都要配置

#此地址仅用作发送 Web 响应数据包的源地址，并不须要监听客户机的访问请求（改由调度器监听并分发）
#所以使用虚接口 lo:0 来承载 VIP 地址，并为本机添加一条路有记录，将访问 VIP 的数据限制在本地，以免通讯紊乱

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

vim ifcfg-lo:0

更改内容该注释的注释
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.171.199
NETMASK=255.255.255.255
#注意，此处子网掩码必须全为1
#NETWORK=127.0.0.0
# If you're having problems with gated making 127.0.0.0/8 a martian,
# you can change this to something else (255.255.255.255, for example)
#BROADCAST=127.255.255.255
ONBOOT=yes
#NAME=loopback


ifup lo:0
ifconfig lo:0


route add -host 192.168.171.199 dev lo:0
#禁锢路由
route -n
#查看路由

vim /etc/rc.local
#添加VIP本地访问路由
/sbin/route add -host 192.168.171.199 dev lo:0

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

mark

（2）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.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

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

mark

在节点服务器上挂载相应目录

----------192.168.171.4-----------------

mount.nfs 192.168.171.14:/opt/ypy /var/www/html/
echo 'Hello ypy' > /var/www/html/index.html

#设为自动挂载
vim /etc/fstab 
192.168.171.14:/opt/ypy /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0

mount -a


----------192.168.171.17-----------------

mount.nfs 192.168.171.14:/opt/555 /var/www/html/
echo 'hello 555' > /var/www/html/index.html

#设为自动挂载
vim /etc/fstab 
192.168.171.14:/opt/555 /var/www/html nfs defaults,_netdev 0 0

mount -a

（3）测试LVS群集

用虚拟机win10做为客户端（网关设置为指向192.168.171.199）

mark

在浏览器中访问http://192.168.171.199

能够看到真正的服务器的网页信息，过一会刷新会变动内容，有冷却时间

mark

mark

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