部署LVS-DR群集

一.LVS数据包流向分析

1.数据包流向

（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。

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。

二.LVS-DR中ARP的问题

1.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。

1.1 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

2.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。

2.1 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

三.LVS-DR特性

1.LVS-DR模式需要注意

保证前端路由将目标地址为VIP报文系统发给调度器 (DS)LVS-DR模式需要注意的是,而不是节点服务器 (RS )

解决法案:修改
RS上内核参数 (arp ingore和arp announce) 将节点服务器上VIP地址配置在lo接口的别名上，并限制其不能响应对VIP地址解析请求。

arp ingore=1 表示系统只响应目的IP为本地的ARP请求
arp annouce=2表示系统不使用IP包的源地址来设置的ARP请求的源地址，而选择发送接口的IP地址

2.优点

负载均衡器只负责将请求的包分发给物理服务器，而物理服务器将应答包直发送给用户。所以 负载均衡器处理很巨大请求量，这种方式台负载均衡能为超过100台的物理服务器的服务负载均衡不再是西永的瓶颈。使用LVS-DR方式，如果你的负载均衡器有100M全双工网卡的话，就能使得整个Vs能达到1G的吞吐量,甚至更高.

3.缺点

这种方式需要所有的负载均衡和节点服务器都在同一广播域:不支持异地容灾。

四.案例，构建LVS-DR集群部署

1.LVS-DR集群构架图

2.DR模式 LVS负载均衡群集部署

DR 服务器：192.168.245.112中配置虚拟 IP 地址vip：192.168.245.150

Web 服务器1：192.168.245.114

Web 服务器2：192.168.245.115

NFS服务器：192.168.245.116

2.1 配置负载调度器（192.168.245.112）

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

2.1.1 配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.245.150）

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=192.168.245.150
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0

2.1.2 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

2.1.3 配置负载分配策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadmipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.245.150:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.245.150:80 -r 192.168.245.114:80 -g
#若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.245.150:80 -r 192.168.245.115:80 -g

ipvsadm
#查看节点状态，Route代表 DR模式
ipvsadm -ln		

2.2 部署共享存储（NFS服务器：192.168.245.116）

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0yum -y install nfs-utils rpcbind
mkdir /opt/blue /opt/summer
chmod 777 /opt/blue /opt/summervim /etc/exports
/usr/share *(ro,sync)
/opt/kgc 192.168.245.0/24(rw,sync)
/opt/benet 192.168.245.0/24(rw,sync)

systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service

2.3 配置节点服务器（192.168.245.114、192.168.245.115）

web1服务器：192.168.245.114

web2服务器：192.168.245.115

两个web服务器都要进行以下配置

2.3.1 配置虚拟 IP 地址（VIP：192.168.245.150）

#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=192.168.245.150
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 192.168.245.150 dev lo:0vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.245.150 dev lo:0chmod +x /etc/rc.d/rc.local

2.3.2 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
......
#系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1	
#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.lo.arp_announce = 2		
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

sysctl -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_announce
sysctl -p

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

lsof -i:80
#查看共享是否建立
showmount -e 192.168.245.116

--192.168.245.114---
mount.nfs 192.168.245.116:/opt/kgc /var/www/html
echo 'this is kgc web!' > /var/www/html/index.html--192.168.245.115--
mount.nfs 192.168.245.116:/opt/benet /var/www/html
echo 'this is benet web!' > /var/www/html/index.html

2.4 测试 LVS 群集

在客户端使用浏览器访问 http://192.168.245.150/

刷新

五、总结

1. LVS-DR中的ARP问题

１.１问题１

ARP广播:导致所有节点服务器和调度器的VIP响应

解决方法:arp ingore=1

防止网关路由发送ARP广播时调度器和节点服务器都进行响应，导致ARP缓存徐乱,不对非本地物理网卡IP的APP请求进行响应，因为VIP是承载1o:0

１.２问题２

导致VIP的调度器失效: arp annouce=2

解决方案:系统不使用响应数据包的源IP地址 (VIP) 来作为本机进行ARP报文的源IP地址，而使用发送报文的物理网卡IP地址作为ARP请求报文的源IP地址，这样可以防止网关路由器接受到的源IP地址为VIP的请求报文后又更新ARP缓存表，导致外网在发送请求时数据包到达不了调度器。

２.构建LVS-DR集群部署问题

（１）注意需要都在统一网段中

防止网关路由发送ARP广播时调度器和节点服务器都进行响应，导致ARP缓存徐乱,不对非本地物理网卡IP的APP请求进行响应，因为VIP是承载1o:0

１.２问题２

导致VIP的调度器失效: arp annouce=2

解决方案:系统不使用响应数据包的源IP地址 (VIP) 来作为本机进行ARP报文的源IP地址，而使用发送报文的物理网卡IP地址作为ARP请求报文的源IP地址，这样可以防止网关路由器接受到的源IP地址为VIP的请求报文后又更新ARP缓存表，导致外网在发送请求时数据包到达不了调度器。

２.构建LVS-DR集群部署问题

（１）注意需要都在统一网段中

（２）最后挂在需要挂载在共享的虚拟机

3.拓展

3.1 3.1 简述LVS三种工作模式，简述他们的区别?

NAT：通过网络地址转换实现的虚拟服务器，大并发访问时，调度器的性能成为瓶颈
DR：使用路由技术实现虚拟服务器，节点服务器需要配置VIP，注意MAC地址广播
TUN：通过隧道方式实现虚拟服务器。

3.2 列举你知道的LVS调度算法?

轮询(Round Robin);
加权轮询（Weighted Round Robin）;
最少连接（Least Connections）;
加权最少连接（Weighted Least Connections）;
源地址哈希值（source hash）。

3.3 LVS调度器常见算法（均衡策略）？

LVS调度器用的调度方法基本分为两类：
固定调度算法：rr，wrr，dh，sh
rr：轮询算法，将请求依次分配给不同的rs节点，即RS节点中均摊分配。适合于RS所有节点处理性能接近的情况。
wrr：加权轮训调度，依据不同RS的权值分配任务。权值较高的RS将优先获得任务，并且分配到的连接数将比权值低的RS更多。相同权值的RS得到相同数目的连接数。
dh：目的地址哈希调度（destination hashing）以目的地址为关键字查找一个静态hash表来获得所需RS。
sh：源地址哈希调度（source hashing）以源地址为关键字查找一个静态hash表来获得需要的RS。

3.4 动态调度算法：wlc，lc，lblc

wlc：加权最小连接数调度，假设各台RS的权值依次为Wi，当前tcp连接数依次为Ti，依次去Ti/Wi为最小的RS作为下一个分配的RS。
lc：最小连接数调度（least-connection），IPVS表存储了所有活动的连接。LB会比较将连接请求发送到当前连接最少的RS。
lblc：基于地址的最小连接数调度（locality-based least-connection）：将来自同一个目的地址的请求分配给同一台RS，此时这台服务器是尚未满负荷的。否则就将这个请求分配给连接数最小的RS，并以它作为下一次分配的首先考虑。