LVS - DR群集

news2024/9/24 3:28:23

文章目录

  • 一、DR模式 LVS负载均衡群集
    • 1.数据包流向分析
  • 二、LVS-DR模式的特点
  • 三、LVS-DR中的ARP问题
  • 四、DR模式 LVS负载均衡群集部署
    • 1.环境准备
    • 2.配置负载调度器（192.168.40.104）
      • 2.1.配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.40.180）
      • 2.2.调整 proc 响应参数
      • 2.3.配置负载分配策略
    • 3.署共享存储（NFS服务器：192.168.40.107)
    • 4.配置节点服务器（192.168.40.105、192.168.40.106）
      • 4.1配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.40.180）
      • 4.2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
    • 5.测试 LVS 群集
  • 总结

一、DR模式 LVS负载均衡群集

LVS-DR 模式，Director Server （负载均衡调度器）作为群集的访问入口，不作为网关使用

节点 Director Server （负载均衡调度器）与 Real Server （节点服务器）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。

Director Server（负载均衡调度器）作为群集的访问入口，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，发送给客户机的数据包不需要经过Director Server。为了响应对整个群集的访问，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（节点服务器）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，就是不能提供解析等功能，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根据负载算法选择一台rs sever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 serve处理，后端再通过自己的路由网关回复给客户端。

1.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 lo 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。

二、LVS-DR模式的特点

（1）Director Server 和 Real Server 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。
（6）Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址。

三、LVS-DR中的ARP问题

问题1
在LVS-DR负载均衡群集中，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，它们都会接收到ARP广播，应该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。

解决办法

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：代表系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
问题2
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，此时路由器的路由表进行更新，VIP的MAC地址由原先的均衡器变为节点服务器，路由器根据ARP表项，会将新来的请求报文转发给节点服务器，导致均衡器的VIP失效，又会造成VIP的紊乱。

解决办法

对节点服务器进行处理，设置内核参数arp_announce=2：代表不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址，而选择发送ens33接口的IP地址

修改/etc/sysctl.conf文件
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

四、DR模式 LVS负载均衡群集部署

1.环境准备

DR 服务器：192.168.40.104

Web 服务器1：192.168.40.105

Web 服务器2：192.168.40.106

vip：192.168.40.180

客户端（本机）：192.168.40.2

2.配置负载调度器（192.168.40.104）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
modprobe ip_vs            #于加载名为 ip_vs 的 Linux 网络协议模块，该模块支持 IP v4 和 IP v6 协议
cat /proc/net/ip_vs       #查看当前系统中IPVS（IP Virtual Server）的相关信息。    
yum -y install ipvsadm   #用于安装 IPVS(Internet Protocol version 6 Service Name System)工具。IPVS 是一种用于支持 IPv6 协议的网络工具,它可以用于配置、监视和管理 IPv6 网络。
IPVS(Internet Protocol version 6 Service Name System)工具是一种用于支持IPv6协议的网络工具,但它本身并不支持IPv4

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2.1.配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.40.180）

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=192.168.40.180
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0   #启动名为"ens33:0"的虚拟网络接口，使其能够正常工作并与网络进行通信
ifconfig ens33:0  #可以查看或修改名为"ens33:0"的虚拟网络接口的配置信息

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2.2.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    #可以确保内核参数在系统重新启动后得到保留，并在当前会话中立即生效。这对于修改内核参数以优化系统性能、网络设置、安全性等方面非常有用。

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2.3.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

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3.署共享存储（NFS服务器：192.168.40.107)

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 192.168.40.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.40.0/24(rw,sync)

systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service

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4.配置节点服务器（192.168.40.105、192.168.40.106）

4.1配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.40.180）

#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=192.168.40.180
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 192.168.40.180 dev lo:0

vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.40.180 dev lo:0

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

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4.2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 #载并应用/etc/sysctl.conf文件中所定义的内核参数配置

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

--192.168.40.105---
mount.nfs 192.168.40.107:/opt/kgc /var/www/html
echo 'this is kgc web!' > /var/www/html/index.html

--192.168.10.17---
mount.nfs 192.168.40.107:/opt/benet /var/www/html
echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html

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5.测试 LVS 群集

在客户端使用浏览器访问 http://192.168.40.180/

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总结

LVS - DR群集是一种高性能的负载均衡架构，通过MAC地址二层转发和直接通信，实现了对请求的分发和处理，提高了系统的可用性和性能。

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