【集群】部署LVS-DR群集

ゞ浴缸里的玫瑰 2024-04-06 14:44 92阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、LVS-DR工作原理
 *   *  1. 数据包流向分析
     *  2. DR模式的特点
     *  3. ARP 解析问题
     *   *  3.1 问题1：ip地址冲突
         *  3.2 问题2：真实服务器的第二次ARP请求
         *  3.3 解决ARP的两个问题的设置方法
 *  二、LVS-DR部署过程
 *   *  1. 配置环境
     *  2. 部署服务器
     *   *  2.1 环境配置
         *  2.2 LVS-DR调度器
         *  2.2 Web服务器1（192.168.145.30）配置
         *  2.3 Web服务器2（192.168.145.45）配置
         *  2.4 使用其他机器测试
 *  三、总结
 *   *  1. LVS 调度算法
     *  2.NAT模式配置注意点
     *  3.DR模式配置注意点

--------------------

## 一、LVS-DR工作原理 ##

### 1. 数据包流向分析 ###

![在这里插入图片描述][ed3f728f9bd84f50b9ff56203495712b.png_pic_center]

（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地址是 CIP，目标IP地址是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）内空间判断数据包的目标IP地址是本机VIP，此时IPVS（IP拟服务器）比对包的务是否是集群服务，是集群服务就重新封装数据包。修改源 MAC 地址为 Directo Sertver 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，

（4）到达 Real Server 的请求报文的 MA 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IP地址，目标 IP地址为 VIP)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。

### 2. 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。

### 3. ARP 解析问题 ###

#### 3.1 问题1：ip地址冲突 ####

**问题描述**

当公网中的用户发起请求发送至路由器中，此时肯定需要走的是负载均衡器这台服务器，而不是走的真实服务器1。

这里就会出现一个问题，因为内网在转发数据帧的时候即使用ARP（广播）来查询目标MAC地址的时候目标ip地址就是vip地址（即在DR负载均衡服务器那个集群中）。负载均衡服务器与节点服务器都要配置相同的vip地址，所以这里就会出现混乱。

如果此时ARP解析，解析的是真实服务器1，那么从外网中进来的业务请求就不会经过负载均衡器而是直接交给真实服务器，如此实现不了负载均衡的效果那么我们怎么解决呢？

**解决方式**

那么我们只需要让在ARP响应的时候真实服务器1不进行响应即可。使用虚接口lo：0承载VIP地址，设置内核参数arp\_ipnore=1，系统请求只响应目的IP地址为本地IP地址的ARP请求。

RealServer返回报文（源IP地址是VIP地址）经过路由器转发，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ARPi请求包中的源IP地址，而不使用发送接口的IP地址（如：ens33接口）。

路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项，原有的VIP对应Director的MACA地址表会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址。

#### 3.2 问题2：真实服务器的第二次ARP请求 ####

**问题描述**

真实服务器想要将数据帧发送给路由器的时候，源ip地址变成虚拟ip地址，目标ip地址变成用户的ip地址，实际上只是做了一个源目转换。

根据三层转发原理可以知道通过改变MAC地址来进行数据帧的转发，那么真实服务器想要将返回的信息发送给用户就必须要经过路由器。路由器的ip地址真实服务器是肯定知道的，因为在同一个网段，但是它不知道路由器的MAC地址，那么就会进行第二次ARP请求（广播）。

而此时的ARP广播的源地址却是`lo：0`的IP地址（VIP地址），且在进行泛洪的时候会带上真实服务器的源MAC地址因为第一次ARP请求的时候我们好不容易让路由器去识别负载均衡器上的MAC地址，在真实服务器进行第二次ARP请求的时候，路由器这边会发现ip地址已经记录过了，这里又来了一个相同的请求，但MAC地址不一致那么就要更新，会把原来vip地址所对应的MAC地址更新成真实服务器的MAC地址，那么以后再从用户端发送来的请求又会再次的发送给真实服务器，不经过负载均衡器，导致负载均衡失效。

**解决方法**

对节点服务器进行处理，修改其内核，让系统不适用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，即数据帧先从lo：0出去到达ens33后再去到路由器，设置了这条内核信息后，就不会再使用lo：0的虚拟ip地址了而是使用ens33的真实ip地址发送到路由器中如此，就不会和负载均衡的vip冲突，真实服务器又知道如何去到路由器。

#### 3.3 解决ARP的两个问题的设置方法 ####

**修改`/etc/systctl.conf`文件**

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
    net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1

使服务器只响应目的的地址为物理网卡的ipd地址为ARP请求报文。

net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
    net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

使服务器使用发送报文的网卡的IP地址做ARP请求报文的源IP地址。

## 二、LVS-DR部署过程 ##

为了进一步提高公司网站的负载能力，公司决定扩展现有的网站平台，基于LVS构筑负载均衡群集。考虑到群集的访问效率，管理员准备采用LVS群集的DR模式，数据文件存放在tomcat服务器中。

### 1. 配置环境 ###

![在这里插入图片描述][eb08038e4dff44bfb59f2bdbc9cc7a29.png_pic_center]

###LVS-DR调度器
    	ens32	 	192.168.145.15
    	ens32:0 	192.168.145.20
    	
    ###Web节点服务器1
    	ens33		192.168.145.30
    	lo:0 		192.168.145.20
    	
    ###Web节点服务器2
    	ens33		192.168.145.45
    	lo:0 		192.168.145.20
    	
    ###tomcat多实例服务器
    	ens33		192.168.145.60

### 2. 部署服务器 ###

#### 2.1 环境配置 ####

前提是Web服务器1和Web服务器2已经搭建了七层代理服务器，tomcat服务器已经搭建多实例，详细搭建过程见 [【集群】LVS负载均衡群集][LVS]。

#### 2.2 LVS-DR调度器 ####

**环境配置**

[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service
    [root@localhost ~]#  setenforce 0
    [root@localhost ~]# modprobe ip_vs
    [root@localhost ~]# cat /proc/net/ip_vs
    IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
    Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
      -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn
    [root@localhost ~]# yum -y install ipvsadm

**配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.145.20）**

[root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
    ###若隧道模式，复制为ifcfg-tunl0
    [root@localhost network-scripts]# cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens32:0		
    [root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-ens32:0
    DEVICE=ens32:0
    ONBOOT=yes
    IPADDR=192.168.145.20
    NETMASK=255.255.255.255
    ###开启虚拟字节
    [root@localhost network-scripts]# ifup ens32:0
    ###查看配置是否成功
    [root@localhost ~]# ifconfig ens32:0
    ens32:0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
            inet 192.168.145.20  netmask 255.255.255.255  broadcast 192.168.145.20
            ether 00:0c:29:33:c5:93  txqueuelen 1000  (Ethernet)

**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。

[root@localhost ~]# vim /etc/sysctl.conf     	#编辑内核proc参数
    net.ipv4.ip_forward = 0      					#关闭ip转发
    net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0    	 	#关闭所有send重定向
    net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0    	#关闭默认重定向
    net.ipv4.conf.ens32.send_redirects = 0    	#关闭网卡重定向
    
    ###查看内核参数
    [root@localhost ~]# sysctl -p
    net.ipv4.ip_forward = 0
    net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
    net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
    net.ipv4.conf.ens32.send_redirects = 0

**配置负载分配策略**

[root@localhost ~]# systemctl start ipvsadm
    ###清除规则
    [root@localhost ~]# ipvsadm -C
    ###创建虚拟主机，指定ip地址，并指定分流模式为轮询
    [root@localhost ~]# ipvsadm -A -t 192.168.145.20:80 -s rr
    ###添加真实服务器ip地址，并指定负载均衡模式为DR，ip隧道模式为-i，-m为nat模式
    [root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.145.20:80 -r 192.168.145.30:80 -g
    [root@localhost ~]# ipvsadm -a -t 192.168.145.20:80 -r 192.168.145.45:80 -g
    ###启动策略
    [root@localhost ~]# ipvsadm
    IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
    Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
      -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
    TCP  localhost.localdomain:http rr
      -> 192.168.145.30:http          Route   1      0          0         
      -> 192.168.145.45:http          Route   1      0          0  
    #查看节点状态信息
    [root@localhost ~]# ipvsadm -ln
    IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
    Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
      -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
    TCP  192.168.145.20:80 rr
      -> 192.168.145.30:80            Route   1      0          0         
      -> 192.168.145.45:80            Route   1      0          0

**Web节点服务器2**

###进入网卡配置目录
    [root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
    ###进入网卡配置目录
    [root@localhost network-scripts]# cp -p ifcfg-lo ifcfg-lo:0
    [root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-lo:0
    DEVICE=lo:0
    IPADDR=192.168.145.20
    ###注意：子网掩码必须全为 1
    NETMASK=255.255.255.255
    ###启动环回网卡
    [root@localhost network-scripts]# ifup ifcfg-lo:0
    ###查看环回网卡
    [root@localhost network-scripts]# ifconfig lo:0
    lo:0: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
            inet 192.168.145.20  netmask 255.255.255.255
            loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)

#### 2.2 Web服务器1（192.168.145.30）配置 ####

**配置虚拟 VIP 地址（lo：0 192.168.145.20）**

[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service
    [root@localhost ~]# setenforce 0
    ###进入网卡配置目录
    [root@localhost ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
    ###进入网卡配置目录
    [root@localhost network-scripts]# cp -p ifcfg-lo ifcfg-lo:0
    [root@localhost network-scripts]# vim ifcfg-lo:0
    DEVICE=lo:0
    IPADDR=192.168.145.20
    ###注意：子网掩码必须全为 1
    NETMASK=255.255.255.255
    ###启动环回网卡
    [root@localhost network-scripts]# ifup ifcfg-lo:0
    ###查看环回网卡
    [root@localhost network-scripts]# ifconfig lo:0
    lo:0: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
            inet 192.168.145.20  netmask 255.255.255.255
            loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)

**添加vip本地访问路由**

[root@localhost ~]# route add -host 192.168.145.20 dev lo:0
    
    ###或者下面方式，都可实现路由禁锢，下面的为永久添加
    ###linux在开启启动时，会加载的内容
    [root@localhost ~]# vim /etc/rc.local
    /sbin/route add -host 192.168.145.20 dev lo:0

**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**

[root@localhost ~]# 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
    
    ###刷新
    [root@localhost ~]# sysctl -p
    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

#### 2.3 Web服务器2（192.168.145.45）配置 ####

**添加vip本地访问路由**

**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**

#### 2.4 使用其他机器测试 ####

在客户端使用浏览器访问 http://192.168.145.20/

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-iRt0Cjw3-1686212789644)(C:\\Users\\86138\\AppData\\Roaming\\Typora\\typora-user-images\\image-20230608162602257.png)\]][img-iRt0Cjw3-1686212789644_C_Users_86138_AppData_Roaming_Typora_typora-user-images_image-20230608162602257.png]

## 三、总结 ##

### 1. LVS 调度算法 ###

rr（轮询）  wrr（加权轮询）  sh（源地址哈希）  dh（目的地址哈希）  
    
    lc（最少连接）  wlc（加权最少连接）  lblc（基于地址的最少连接）

### 2.NAT模式配置注意点 ###

客户端和节点服务器 的默认网关要指向 调度器的IP。

调度器要设置 IP路由转发 和 SNAT 等 iptables 规则。

调度器安装 ipvsadm 配置 虚拟服务器 和 真实节点服务器。

### 3.DR模式配置注意点 ###

节点服务器要在 `lo:0` 上配置VIP ， 修改内核参数 `arp_ignore = 1` `arp_announce = 2` ， 添加路由。

调度器要在 `ens33:0` 上配置VIP ， 修改内核参数关闭ip路由转发和重定向功能 。

调度器安装 ipvsadm 配置 虚拟服务器 和 真实节点服务器。

[ed3f728f9bd84f50b9ff56203495712b.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/1274b31fa53b46d397d953fb7db71b6b.png
[eb08038e4dff44bfb59f2bdbc9cc7a29.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/3617c40b15d84b3bbd53312234a7e021.png
[LVS]: https://blog.csdn.net/datangda/article/details/131093566
[img-iRt0Cjw3-1686212789644_C_Users_86138_AppData_Roaming_Typora_typora-user-images_image-20230608162602257.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/607db5842ffe42838289221895286b2b.png