LVS负载均衡群集-DR模式

LVS-DR 工作原理

LVS-DR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虛拟服务器）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。客户端收到回复报文，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。

DR模式的特点

（1）Director Server（调度器）和 Real Server（节点服务器）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。（RS的网关地址只能指定真实的路由器网关）

（6） Real Server 上的 lo 接口配置VIP的IP地址。

LVS-DR中的ARP问题及解决措施

问题1：VIP地址相同导致响应冲突

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

1）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网络上，它们都会接收到ARP广播

2）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

解决思路：

1)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网络上，它们都会接收到ARP广播。

2)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。

解决方案

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（物理网卡的地址，而不是lo网卡的虚接口地址）的ARP请求。

问题二：返回报文时源地址使用VIP，导致网关设备的ARP缓存表紊乱

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地址如：ens33

1）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RealServer的MAC地址

2）路由器根据ARP表项，会将新来的请求报文转发给Realserver，导致Director的VIP失效

解决方案

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）

解决ARP的两个问题的设置方法

修改/etc/sysctl.conf 文件，调整内核的ARP响应参数。

vim /etc/sysctl.conf     //添加以下四行参数
 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
 
 sysctl -p  //刷新配置，读取修改后的配置
 
 #arp_ignore=1 ：使本机系统只响应目的IP为本地物理网卡IP的ARP请求。
 #arp_announce=2：使本机系统不使用即将返回的IP数据包的源地址来作为ARP请求报文的源地址，而采用发送接口（物理网卡）的IP作为ARP请求报文源地址。

arp_ignore=1与arp_announce=2

arp_ignore=1:

(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响应导致ARP缓存表紊乱

(2)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

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，数据包达到不了调度器

LVS-DR负载均衡群集的部署

实验环境

DR负载调度器：192.168.136.10/24

两台Web服务器：192.168.136.20/24 192.168.136.30/24

VIP：192.168.136.100/32

NFS服务器：192.168.136.40/24

客户端：192.168.136.50/24

一：部署共享储存（NFS服务器：192.168.136.40）

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0

yum -y install nfs-utils rpcbind

systemctl start rpcbind.service
systemctl start nfs.service
systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service

mkdir /opt/test1
mkdir /opt/test2

chmod 777 /opt/test1
chmod 777 /opt/test2

vim /etc/exports
/opt/test1 192.168.136.0/24(rw,sync)
/opt/test2 192.168.136.0/24(rw,sync)

exportfs -rv

二：配置节点服务器

Web节点服务器1：ens33：192.168.136.20 lo:0 (VIP)：192.168.136.100

Web节点服务器2：ens33：192.168.136.30 lo:0 (VIP)：192.168.136.100

web1和web2：

1.配置虚拟 IP 地址

#此地址仅用做发送 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有记录，将访问 VIP 的数据限制在本地，以避免通信紊乱。

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.136.100
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes

ifup lo:0
ifconfig lo:0

#设置临时的路由，重启失效；禁锢路由
route add -host 192.168.136.100 dev lo:0
#查看路由
route -n

#开机自动添加路由，生产环境应该用这个
vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.136.100 dev lo:0
chmod +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 = 2

sysctl -p

yum install -y nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl enable rpcbind
systemctl start httpd.service
systemctl enable httpd.service

3.网页设置

Web节点服务器1：ens33：192.168.136.20 lo:0 (VIP)：192.168.136.100

showmount -e 192.168.136.40  #查看共享服务器的共享目录

mount.nfs 192.168.136.40:/opt/test1 /var/www/html
echo 'this is test1 web!' > /var/www/html/index.html

Web节点服务器1：ens33：192.168.136.30 lo:0 (VIP)：192.168.136.100

showmount -e 192.168.136.40

mount.nfs 192.168.136.40:/opt/test2 /var/www/html
echo 'this is test2 web!' > /var/www/html/index.html

三：配置负载调度器

1.关防火墙，加载ip_vs模块

systemctl stop firewalld.service 
systemctl disable firewalld.service 
setenforce 0

#加载ip_vs模块，并安装ipvsadm工具
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum install -y ipvsadm

2.配置虚拟 IP 地址

vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.136.100
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0

3.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，应该关闭Linux 内核的重定向参数响应，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

4.配置负载分配策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
或者
ipvsadm --save > /etc/sysconfig/ipvsadm

systemctl start ipvsadm.service

#清除原有策略
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.136.100:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.136.100:80 -r 192.168.136.20:80 -g #如果这里是隧道模式，直接将-g替换成-i即可
ipvsadm -a -t 192.168.136.100:80 -r 192.168.136.30:80 -g

#查看节点状态，Route代表 DR模式
ipvsadm -ln