LVS负载均衡——DR模式

news2024/11/29 18:38:12

一、LVS-DR模式

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 作为群集的访问入口,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。
  • 为了响应对整个群集的访问,Director Server 与 Real Server 都需要配置 VIP 地址。

1. 数据包流量分析

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。
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。
内核空间判断数据包的目标 IP 是本机 VIP,此时 IPVS 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。
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。
Real Server 直接将响应报文传送到客户端。

二、LVS-DR模式的特点 

(1)Director Server(调度器) 和 Real Server(节点服务器) 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。(RS的网关地址只能指定真实的路由器网关)

(6) Real Server 上的 lo 接口配置VIP的IP地址。
 

三、LVS-DR中的ARP问题

 1.问题一:VIP地址相同导致响应冲突

问题原因:
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,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(物理网卡的地址,而不是lo网卡的虚接口地址)的ARP请求。


2. 问题二:返回报文时源地址使用VIP,导致网关设备的ARP缓存表紊乱

问题原因:
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。导致网关设备的ARP缓存表紊乱。
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数据包的源地址来设置ARP请求的源地址,而选择发送接口(物理网卡)的IP地址。
 

3. 解决解决ARP的两个问题的设置方法

vim /etc/sysctl.conf     //添加以下四行参数
 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  //刷新配置,读取修改后的配置
 ​
 #arp_ignore=1 :使本机系统只响应目的IP为本地物理网卡IP的ARP请求。
 #arp_announce=2:使本机系统不使用即将返回的IP数据包的源地址来作为ARP请求报文的源地址,而采用发送接口(物理网卡)的IP作为ARP请求报文源地址。
 

四、LVS负载均衡群集-DR模式部署

1.环境准备

DR 服务器:192.168.190.60

Web 服务器1:192.168.190.40  

Web 服务器2:192.168.190.50          

vip:192.168.190.20

客户端:192.168.190.10

2.配置负载调度器(192.168.190.60

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

 1) 安装ipvsadm工具

 2)配置虚拟IP地址(vip:192.168.190.20)

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

 3)重启服务、重启网卡

 systemctl restart network
 ifup ifcfg-ens33:0

 4)调整/proc响应参数并刷新

对于 DR 群集模式来说,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服务器不是一台路由器,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
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0

 5)加载模块

6)配置负载分配策略,并启动服务 

 ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm
 systemctl start ipvsadm.service

 7)清空ipvsadm,并做策略

添加真实服务器-a 指定VIP地址及TCP端口-t 指定RIP地址及TCP端口 -r 指定DR模式-g

 ipvsadm -C
 ipvsadm -A -t 192.168.190.20:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.190.20:80 -r 192.168.63.40:80 -g
 ipvsadm -a -t 192.168.190.20:80 -r 192.168.63.50:80 -g

 3.设置Web节点服务器 两台同样设置

1、关闭防火墙
 systemctl stop firewalld.service
 setenforce 0
2、安装httpd服务,并开启
 yum install -y httpd
 systemctl start httpd
vim /var/www/html/index.html
添加回环网卡,修改回环网卡名,IP地址,子网掩码
 cd /etc/sysconfig/network-scripts/
 network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0

设置路由
[root@mayinbin2 network-scripts]# route add -host 192.168.190.20 dev lo:0
[root@mayinbin2 network-scripts]# route -n

 
开机执行命令
 vim /etc/rc.d/rc.local
/usr/sbin/route add -host 192.168.190.20 dev lo:0

 chmod +x /etc/rc.d/rc.local
调整 proc 响应参数
添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址,而是物理mac地址上的IP
[root@mayinbin2 network-scripts]# 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

 4.客户端测试

 

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