LVS部署——DR集群

news2024/9/27 6:47:45

目录

一、LVS—DR工作原理

二、LVS-DR数据流向

三、LVS-DR模式特点和优缺点

3.1、特点

3.2、优缺点

四、LVS-DR中的ARP问题

4.1、IP地址冲突

4.2、第二次访问请求失败

五、部署LVS-DR集群

5.1、实验准备

5.2、配置负载调度器（192.168.20.15）

5.3、配置节点服务器（192.168.20.11、192.168.20.12）

5.4、测试 LVS 群集

一、LVS—DR工作原理

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。

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

1、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；

2、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；

3、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；

4、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；

5、RS直接将响应报文传送到客户端。

三、LVS-DR模式特点和优缺点

3.1、特点

① Director Server 和 Real  必须在同一个物理网Server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。

3.2、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、LVS-DR中的ARP问题

4.1、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：
1、对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求
2、用虚接口lo:0承载VIP地址
3、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、第二次访问请求失败

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。

补充：ARP内核参数含义

arp_ignore=1:系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求

arp_ignore=0：主机上任意一个网卡接口有广播ARP请求报文IP地址 都会进行响应

arp_announce=2：只响应目的IP地址为接受网卡上本地地址ARP请求，并且ARP请求的源IP地址必须和接受网卡同网段。

五、部署LVS-DR集群

5.1、实验准备

DR 服务器：192.168.20.17     
Web 服务器1：192.168.20.11    
Web 服务器2：192.168.20.12         
vip：192.168.20.180
客户端：192.168.20.100

5.2、配置负载调度器（192.168.20.15）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum -y install ipvsadm

配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.20.180）
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=192.168.20.180
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0

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，需要关闭 icmp 的重定向，不充当路由器。
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

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

ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.10.180:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.10.180:80 -r 192.168.10.16:80 -g			#若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.10.180:80 -r 192.168.10.17:80 -g
ipvsadm

ipvsadm -ln					#查看节点状态，Route代表 DR模式

5.3、部署共享存储（NFS服务器：192.168.20.17）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install nfs-utils rpcbind
mkdir /opt/kgc /opt/benet
chmod 777 /opt/kgc /opt/benet

vim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/kgc 192.168.10.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.10.0/24(rw,sync)

systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service

5.3、配置节点服务器（192.168.20.11、192.168.20.12）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.20.180）
#此地址仅用作发送 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）。因此使用虚接口 lo∶0 来承载 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，以避免通信紊乱。
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0		
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.20.180
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 192.168.20.180 dev lo:0
设置系统自动识别，并设置执行权限
vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.10.180 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.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

 安装nfs、rpcbind和httpd服务
yum -y install nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl start httpd

开启相关服务，并挂载分享端的内容
--192.168.10.16---
mount.nfs 192.168.10.19:/opt/kgc /var/www/html
echo 'this is kgc web!' > /var/www/html/index.html

--192.168.10.17---
mount.nfs 192.168.10.19:/opt/benet /var/www/html
echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html

5.4、测试 LVS 群集

在客户端使用浏览器访问 http://192.168.10.180/

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