【Linux】LVS负载均衡群集 DR模式-编程知识

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LVS负载均衡群集 DR模式

- 数据包流向分析
- DR 模式的特点
- LVS-DR中的ARP问题
- - VIP地址相同导致响应冲突
  - 返回报文时源地址使用VIP，导致网关设备的ARP缓存表紊乱
- DR模式 LVS负载均衡群集部署
- - 配置负载调度器
  - 部署共享存储
  - 配置节点服务器
  - 测试 LVS 群集

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。

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。

LVS-DR中的ARP问题

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。

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。

DR模式 LVS负载均衡群集部署

DR 服务器：192.168.142.20
Web 服务器1：192.168.142.30
Web 服务器2：192.168.142.50
vip：192.168.142.188
客户端：192.168.142.200

配置负载调度器

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

（1）配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.142.188）

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens32 ifcfg-ens32:0				#若隧道模式，复制为ifcfg-tunl0
vim ifcfg-ens32:0
DEVICE=ens32:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.142.188
NETMASK=255.255.255.255ifup ens32:0
ifconfig ens32:0

（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 = 0sysctl -p

（3）配置负载分配策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadmipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.142.188:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.142.188:80 -r 192.168.142.30:80 -g			#若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.142.188:80 -r 192.168.142.40:80 -g
ipvsadmipvsadm -ln					#查看节点状态，Route代表 DR模式

部署共享存储

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0yum -y install nfs-utils rpcbind
mkdir /opt/kgc /opt/benet
chmod 777 /opt/kgc /opt/benetvim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/kgc 192.168.142.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.142.0/24(rw,sync)systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service

配置节点服务器

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

（1）配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.142.188）

#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=192.168.142.188
NETMASK=255.255.255.255#注意：子网掩码必须全为 1ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.142.188 dev lo:0vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.142.188 dev lo:0chmod +x /etc/rc.d/rc.local

（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 = 2sysctl -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_announcesysctl -pyum -y install nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl start httpd--192.168.142.50---
mount.nfs 192.168.142.40:/opt/ztm /var/www/html
echo 'ztm=xjz' > /var/www/html/index.html--192.168.142.30---
mount.nfs 192.168.142.40:/opt/ikun /var/www/html
echo 'ztm=ikun' > /var/www/html/index.html

测试 LVS 群集

在客户端使用浏览器访问 http://192.168.142.188/

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