LVS负载均衡集群--DR模式

一、 LVS-DR 工作原理

LVS-DR（Linux Virtual Server Director Server）工作模式 ，是生产环境中最常用的一 种工作模式。

LVS-DR 模式，Director Server 作为群集的访问入口，不作为网关使用
节点 Director Server 与 Real Server 需要在同一个网络中，返回给客户端的数据不需要经过 Director
Server。
为了响应对整个群集的访问，Director Server 与 Real Server 都需要配置 VIP 地址。
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客户机发起请求，经过调度服务器（lvs），经过算法调度，去访问真实服务器（RS）

由于不原路返回，客户机不知道，真实主机的ip地址，

所以只能通过调度服务器的外网ip（vip）去反回报文信息。

二、 数据包流向分析

 

 

（1） 客户端 发送请求到 Director Server,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 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。

三、LVS-DR 模式的特点

名称 含义
DS（Director Server） 前端负载均衡节点服务器
RS（Real SERVER） 后端真实服务器
CIP（Client IP） 客户端IP地址
VIP（Virtual IP） 负载均衡对外提供访问的IP地址，一般负载均衡IP都会通过Viirtual IP实现高可用
RIP（RealServer IP） 负载均衡后端的真实服务器IP地址
Director Server 和 Real Server 必须在同一个物理网络中。
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。
所有的请求报文经由 Director Server，但回复响应报文不能经过 Director Server。
Real Server 的网关不允许指向 Director Server IP，即不允许数据包经过 Director S erver。
Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址。

四、ARP问题

4.1 问题一：IP 地址冲突

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
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

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的ARP请求

路由器发送ARP请求（广播）
ARP---->广播去找ip地址解析成mac地址 默认使用调度服务器上的外网地址（vip地址）响应，
需要在真实服务器上修改内核参数
使真实服务器只对自己服务器上的真实IP地址响应ARP解析。

4.2 问题二：第二次再有访问请求

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RealServer的MAC地址。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

路由器上绑定了 真实服务器1的mac信息，
#请求到达真实服务器
在真实服务器上修改内核参数
只对所有服务器真实网卡上的地址进行反馈，解析

五、部署LVS-DR集群

主机	IP地址
DR服务器	192.168.108.10
web服务器	192.168.108.20
web服务器	192.168.108.30
vip（虚拟回环）	192.168.108.40
客户端	192.168.108.50

 

 

 

 

 

 

 

5.1配置负载调度器

192.168.108.10
虚拟vip:192.168.108.40

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
2. #安装ipvsadm工具
yum install ipvsadm.x86_64 -y
3. #配置虚拟IP地址（VIP：192.168.108.10）
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0
vim ifcfg-ens33:0
#删除UUID，dns与网关，注意子网
NAME=ens33:0
DEVICE=ens33:0
IPADDR=192.168.108.40
NETMASK=255.255.255.255
4. #重启网络服务、启动网卡
systemctl restart network
ifup ifcfg-ens33:0
5. #调整/proc响应参数
#对于 DR 群集模式来说，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服务器不是一台路由器，那么它不会发送重定向，所以可以关闭该功能
vi /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
6. #刷新配置
sysctl -p
7. #加载模块
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
8. #配置负载分配策略，并启动服务
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm.service
9. #清空ipvsadm，并做策略
##添加真实服务器-a 指定VIP地址及TCP端口-t 指定RIP地址及TCP端口 -r 指定DR模式-g
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.108.40:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.108.40:80 -r 192.168.108.20:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.108.40:80 -r 192.168.108.30:80 -g
10. #保存设置
ipvsadm
ipvsadm -ln
ipvsadm-save >/etc/sysconfig/ipvsadm

5.2 第一台Web节点服务器

192.168.108.20

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

2. #安装httpd、开启服务
yum install httpd -y
systemctl start httpd

3. #创建一个站点文件
vim /var/www/html/index.html
this is 192.168.108.20

3. #添加回环网卡,修改回环网卡名，IP地址，子网掩码
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.108.40
NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=127.0.0.0

systemctl restart network


4. #设置路由
route add -host 192.168.108.40 dev lo:0
route -n

5. #开机执行命令
vim /etc/rc.d/rc.local
/usr/sbin/route add -host 192.168.108.40dev lo:0

chmod +x /etc/rc.d/rc.local

6. #调整 proc 响应参数
#添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
#系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址，而是物理mac地址上的IP
vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

sysctl -p

5.3 第二台Web节点服务器

192.168.108.30

1. #关闭防火墙
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

2. #安装httpd、开启服务
yum install httpd -y
systemctl start httpd

3. #创建一个站点文件
vim /var/www/html/index.html
this is 192.168.108.30

3. #添加回环网卡,修改回环网卡名，IP地址，子网掩码
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.108.40

NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=127.0.0.0

systemctl restart network


4. #设置路由
route add -host 192.168.59.188 dev lo:0
route -n

5. #开机执行命令
vim /etc/rc.d/rc.local
/usr/sbin/route add -host 192.168.59.188 dev lo:0

chmod +x /etc/rc.d/rc.local

6. #调整 proc 响应参数
#添加系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
#系统不使用原地址来设置ARP请求的源地址，而是物理mac地址上的IP
vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.default.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2

sysctl -p

5.4 客户机测试