LVS-DR群集

LVS-DR群集

目录

• LVS-DR群集
  • 一、LVS-DR的工作原理
    • 1. LVS-DR数据包流向分析
    • 2. IP包头及数据帧头信息的变化
    • 3. DR模式的特点
    • 4.LVS-DR中的ARP问题
      • （1）ARP问题1-相同IP
      • （2）ARP问题1的解决思路及方法
      • （3）ARP问题2-响应报文的源IP
      • （4）ARP问题2的解决方法
      • （5）解决ARP两个问题的设置方法
  • 二、LCS-DR的部署过程
    • 1. 案例环境
    • 2. 服务器IP配置
    • 3. 配置负载调度器（192.168.122.10）
    • 4. 部署共享存储（192.168.122.88）
    • 5. 配置节点服务器（192.168.122.100/192.168.122.101）
    • 6. 浏览器访问测试

一、LVS-DR的工作原理

1. LVS-DR数据包流向分析

为方便进行原理分析，将Client与群集机器放在同一网络中，数据包流经的路线为1-2-3-4

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. IP包头及数据帧头信息的变化

1. Client向目标VIP发出请求，Director（负载均衡器）接收
   
   
2. Director根据负载均衡算法选择Real Sever_1，不修改也不封装IP报文，而是将数据帧的MAC地址改为Real Server_1的MAC地址，然后在局域网上发送
   
   
3. Real Server_1收到这个数据帧，解封装后发现目标IP与本机匹配（Real Server事先绑定了VIP），于是处理这个报文。随后重新封装报文，将响应报文通过lo接口传送给物理网卡然后向外发出
   
   
4. Client将收到回复报文。Client认为得到正常的服务，而不会知道是哪一台服务器处理的。
   
   注意：如果跨网段，则报文通过路由器经由Internet返回给用户。

3. 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Real 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、

4.LVS-DR中的ARP问题

（1）ARP问题1-相同IP

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。

（2）ARP问题1的解决思路及方法

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。

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。

对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求。

1. 使用虚接口lo:0承载VIP地址；
2. 设置内核参数arp_ignore=1（系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求）。

（3）ARP问题2-响应报文的源IP

Real Server返回报文（源IP是VIP）经由路游记转发，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接口，如ens33接口。



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。

（4）ARP问题2的解决方法

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）

（5）解决ARP两个问题的设置方法

修改/etc/sysctl.conf文件，末行添加如下内容：

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

1. arp_ignore = 1
   
   防止网关路由器发送ARP广播时，调度器和节点服务器都进行相应，导致ARP缓存表的紊乱，不对非本地物理网卡IP的ARP请求进行响应，因为VIP是承载在lo:0。
2. arp_announce = 2
   
   系统不使用响应数据包的源IP地址（VIP）来作为本机进行ARP请求报文的源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收到源IP地址为VIP的ARP请求报文后又更新ARP缓存表，导致外网再发送请求时，数据包到不了调度器。

二、LCS-DR的部署过程

1. 案例环境

为了进一步提高公司的负载能力，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，共享存储设备存放在内部专有网络中。

2. 服务器IP配置

DR服务器：192.168.122.10

Web服务器1:192.168.122.100

Web服务器2:192.168.122.101

VIP服务器：192.168.122.188

nfs服务器：192.168.122.88

3. 配置负载调度器（192.168.122.10）

1. 关闭防火墙，安装ipvsadm

[root@director ~]# systemctl stop firewalld
[root@director ~]# setenforce 0
setenforce: SELinux is disabled
[root@director ~]# modprobe ip_vs
[root@director ~]# yum install -y ipvsadm

1. 配置虚拟IP地址

[root@director ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts
[root@director network-scripts]# cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
#若是隧道模式，复制为ifcfg-tun10
[root@director network-scripts]# vim ifcfg-ens33:0

DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.122.188
NETMASK=255.255.255.255

[root@director network-scripts]# ifconfig ens33:0
ens33:0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.122.188  netmask 255.255.255.255  broadcast 192.168.122.188
        ether 00:0c:29:59:be:be  txqueuelen 1000  (Ethernet)

1. 调整proc响应系统
   
   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@director network-scripts]# vim /etc/sysctl.conf
#末行写入以下内容
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

[root@director network-scripts]# sysctl -p
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

1. 配置负载分配策略

[root@director network-scripts]# ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm
[root@director network-scripts]# systemctl start ipvsadm
[root@director network-scripts]# ipvsadm -C
[root@director network-scripts]# ipvsadm -A -t 192.168.122.188:80 -s rr
[root@director network-scripts]# ipvsadm -a -t 192.168.122.188:80 -r 192.168.122.100:80 -g
#若隧道模式，-g替换为-i
[root@director network-scripts]# ipvsadm -a -t 192.168.122.188:80 -r 192.168.122.101:80 -g
[root@director network-scripts]# ipvsadm
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  director:http rr
  -> 192.168.122.100:http         Route   1      0          0
  -> 192.168.122.101:http         Route   1      0          0
[root@director network-scripts]# ipvsadm -ln
#查看节点状态，Route代表DR模式
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.122.188:80 rr
  -> 192.168.122.100:80           Route   1      0          0
  -> 192.168.122.101:80           Route   1      0          0

4. 部署共享存储（192.168.122.88）

[root@nfs_server ~]# systemctl stop firewalld
[root@nfs_server ~]# setenforce 0
[root@nfs_server ~]# yum install -y nfs-utils rpcbind
[root@nfs_server ~]# mkdir /opt/test1 /opt/test2
[root@nfs_server ~]# chmod 777 /opt/test1 /opt/test2
[root@nfs_server ~]# echo "This is test1 web" > /opt/test1/index.html
[root@nfs_server ~]# echo "This is test2 web" > /opt/test2/index.html
[root@nfs_server ~]# vim /etc/exports

/usr/share *(ro,sync)
/opt/test1 192.168.122.0/24(rw,sync)
/opt/test2 192.168.122.0/24(rw,sync)

[root@nfs_server ~]# systemctl start rpcbind
[root@nfs_server ~]# systemctl start nfs
[root@nfs_server ~]# showmount -e
Export list for nfs_server:
/usr/share *
/opt/test2 192.168.122.0/24
/opt/test1 192.168.122.0/24

5. 配置节点服务器（192.168.122.100/192.168.122.101）

（1）web_server1(192.168.122.100)

1. 关闭防火墙

[root@web_server1 ~]# systemctl stop firewalld
[root@web_server1 ~]# setenforce 0
setenforce: SELinux is disabled

1. 配置虚拟IP地址（VIP：192.168.122.188）
   
   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。

[root@web_server1 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts
[root@web_server1 network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
[root@web_server1 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0

DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.122.188
NETMASK=255.255.255.255
#注意：子网掩码必须全为1

[root@web_server1 network-scripts]# ifup lo:0
[root@web_server1 network-scripts]# ifconfig lo:0
lo:0: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 192.168.122.188  netmask 255.255.255.255
        loop  txqueuelen 1  (Local Loopback)

[root@web_server1 network-scripts]# route add -host 192.168.122.188 dev lo:0
#临时添加
[root@web_server1 network-scripts]# vim /etc/rc.local
#末行添加，加入开机自启动
/sbin/route add -host 192.168.122.188 dev lo:0

[root@web_server1 network-scripts]# chmod +x /etc/rc.d/rc.local

1. 调整内核的ARP响应参数以组织更新VIP的MAC地址，避免发生冲突

[root@web_server1 network-scripts]# 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

[root@web_server1 network-scripts]# 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

或者
[root@web_server1 network-scripts]# echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
[root@web_server1 network-scripts]# echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
[root@web_server1 network-scripts]# echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
[root@web_server1 network-scripts]# echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
[root@web_server1 network-scripts]# sysctl -p

1. 安装服务，进行nfs挂载

[root@web_server1 network-scripts]# yum install -y nfs-utils rpcbind httpd
[root@web_server1 network-scripts]# systemctl start rpcbind
[root@web_server1 network-scripts]# systemctl start nfs
[root@web_server1 network-scripts]# systemctl start httpd
[root@web_server1 network-scripts]# mount.nfs 192.168.122.88:/opt/test1 /var/www/html
[root@web_server1 network-scripts]# cat /var/www/html/index.html
This is test1 web

（2）web_server2(192.168.122.101)

1. 关闭防火墙

[root@web_server2 ~]# systemctl stop firewalld
[root@web_server2 ~]# setenforce 0
setenforce: SELinux is disabled

1. 配置虚拟IP地址（VIP：192.168.122.188）
   
   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。

[root@web_server2 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts
[root@web_server2 network-scripts]# cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
[root@web_server2 network-scripts]# vim ifcfg-lo:0

DEVICE=lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.122.188
NETMASK=255.255.255.255
#注意：子网掩码必须全为1

[root@web_server2 network-scripts]# ifup lo:0
[root@web_server2 network-scripts]# ifconfig lo:0
lo:0: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 192.168.122.188  netmask 255.255.255.255
        loop  txqueuelen 1  (Local Loopback)

[root@web_server2 network-scripts]# route add -host 192.168.122.188 dev lo:0
#临时添加
[root@web_server2 network-scripts]# vim /etc/rc.local
#末行添加，加入开机自启动
/sbin/route add -host 192.168.122.188 dev lo:0

[root@web_server2 network-scripts]# chmod +x /etc/rc.d/rc.local

1. 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@web_server2 network-scripts]# 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

[root@web_server2 network-scripts]# 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

或者
[root@web_server2 network-scripts]# echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
[root@web_server2 network-scripts]# echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
[root@web_server2 network-scripts]# echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
[root@web_server2 network-scripts]# echo "2" > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
[root@web_server2 network-scripts]# sysctl -p

1. 安装服务，进行nfs挂载

[root@web_server2 network-scripts]# yum install -y nfs-utils rpcbind httpd
[root@web_server2 network-scripts]# systemctl start rpcbind
[root@web_server2 network-scripts]# systemctl start nfs
[root@web_server2 network-scripts]# systemctl start httpd
[root@web_server2 network-scripts]# mount.nfs 192.168.122.88:/opt/test2 /var/www/html
[root@web_server2 network-scripts]# cat /var/www/html/index.html
This is test2 web

6. 浏览器访问测试

在客户端使用浏览器访问 http://192.168.122.188