目录

一、LVS-DR模式

二、DR模式特点

1、LVS-DR的优缺点

三、ARP解析问题

四、DR模式 LVS负载均衡群集部署

环境准备

1、配置负载调度器(192.168.58.10)  

2、配置虚拟IP地址(VIP:192.168.58.110)

3、重启网卡,开启虚拟网卡,查看网卡信息

4、调整 proc 响应参数 

 5、加载模块

 6、配置负载分配策略,并启动服务

7、 部署共享存储(NFS服务器:192.168.58.19)

8、配置节点服务器(192.168.58.35)  web1

 9、调整内核参数

10、配置节点服务器(192.168.58.20)  web2

 11、客户机测试(192.168.58.100)

           五、LVS-DR问题总结

1、LVS/DR如何处理请求报文的,会修改IP包内容吗?

2、RealServer为什么要在lo接口上配置VIP?在出口网卡上配置VIP可以吗?

3、RealServer为什么要抑制arp帧?

4、LVS/DR load balancer(director)与RS为什么要在同一网段中?

5、为什么director上eth0接口除了VIP另外还要配一个ip(即DIP)?

6、director的vip的netmask一定要是255.255.255.255吗?

7、RS设置lo:0而不设置ens33:0的原因

六、总结


一、LVS-DR模式

Director Server作为群集的访问入口,但不作为网关使用,后端服务器池中的Real Server与Director Server在同一个物理网络中,发送给客户机的数据包不需要经过Director Server。为了响应对整个群集的访问,DS(前端负载均衡节点服务器)与RS(后端真实服务器)都需要配置有VIP地址。

每个Real Server上都有两个IP:VIP(负载均衡对外提供访问的 IP 地址)和RIP(负载均衡后端的真实服务器 IP 地址),但是VIP是隐藏的,就是不能提供解析等功能,只是用来做请求回复的源IP的,Director上只需要一个网卡,然后利用别名来配置两个IP:VIP和DIP(负载均衡与后端服务器通信的 IP 地址),在DIR接收到客户端的请求后,DIR根据负载算法选择一台rs sever的网卡mac作为客户端请求包中的目标mac,通过arp转交给后端RS serve处理,后端再通过自己的路由网关回复给客户端。

数据包流向分析:

  • 用户发送请求到Director Server,请求的数据报文(源IP是CIP,目标IP是VIP)到达内核空间。
  • 由于DS和RS在同一个网络中,所以是通过二层数据链路层来传输。
  • 内核空间判断数据包的目标IP是本机IP,此时IPVS比对数据包请求的服务是否为集群服务,若是,重新封装数据包,修改源MAC地址为DIP的MAC地址,目标MAC地址为RIP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.
  • RS发现请求报文的MAC地址是自己的MAC地址,就接收此报文,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ens33网卡然后向外发出。
  • ​RS直接将响应报文传送到客户端。

二、DR模式特点

  • 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。
  • Director Server作为群集的访问入口,但不作为网关使用。
  • 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Real Server发送的数据包不允许经过 Director Server。
  • Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址。

1、LVS-DR的优缺点

优点:

负载均衡器只负责将请求包分发给物理服务器,而物理服务器将应答包直接发给用户。所以,负载均衡器能处理很巨大的请求量,这种方式,一台负载均衡能为 超过100台的物理服务器服务,负载均衡器不再是系统的瓶颈。使用VS-DR方式,如果你的负载均衡器拥有100M的全双工网卡的话,就能使得整个 Virtual Server能达到1G的吞吐量。甚至更高;

缺点:

这种方式需要所有的DIR和RIP都在同一广播域;不支持异地容灾。

三、ARP解析问题

问题1
在LVS-DR负载均衡集群中,负载均衡与节点服务器都要配置相同的VIP地址,势必会造成各服务器ARP通信紊乱。
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的ARP请求

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,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,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
针对ARP两个问题进行的设置

vim /etc/sysctl.conf
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

四、DR模式 LVS负载均衡群集部署

环境准备

DR 服务器:192.168.58.10
Web 服务器1:192.168.58.35
Web 服务器2:192.168.58.20
nfs 服务器: 192.168.58.19
客户端:192.168.58.100
vip:192.168.58.110

1、配置负载调度器(192.168.58.10)  

关闭防火墙以及安装ipvsadm工具
systmctl stop firewalld.service
setenforce 0
yum -y install ipvsadm

2、配置虚拟IP地址(VIP:192.168.58.110)

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=192.168.116.200
NETMASK=255.255.255.255

 修改虚拟IP地址

3、重启网卡,开启虚拟网卡,查看网卡信息

#重启网络服务、启动网卡
systemctl restart network
ifup ifcfg-ens33:0

4、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

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

刷新配置
sysctl -p

 5、加载模块

modprobe ip_vs
 cat /proc/net/ip_vs

 6、配置负载分配策略,并启动服务

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm

清空ipvsadm,并做策略
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.58.110:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.58.110:80 -r 192.168.58.35:80 -g        #若隧道模式,-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.58.110:80 -r 192.168.58.20:80 -g

保存设置
Ipvsadm
ipvsadm -ln            #查看节点状态,Route代表 DR模式

7、 部署共享存储(NFS服务器:192.168.58.19

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service
setenforce 0
 
yum install nfs-utils rpcbind -y
systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service
systemctl enable nfs.service
systemctl enable rpcbind.service
 
mkdir /opt/liy /opt/yong
chmod 777 /opt/liy /opt/yong
 
vim /etc/exports
/opt/liy 192.168.58.0/24(rw,sync)
/opt/yong 192.168.58.0/24(rw,sync)
 
--发布共享---
exportfs -rv

8、配置节点服务器(192.168.58.35)  web1

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

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

#创建一个站点文件
vim /var/www/html/index.html
This is web1

挂载
mount.nfs 192.168.58.19:/opt/liy /var/www/html
echo 'this is liy' > /var/www/html/index.html

showmount -e 192.168.58.19

#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
systemctl restart network
vim ifcfg-lo:0 #修改如下内容
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.58.110
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes
NAME=loopback

重启网卡	
systemctl restart network

#将虚拟IP加入到路由表
route add -host 192.168.58.110 dev lo:0
route -n

重启网卡	
systemctl restart network

开机执行命令

vim /etc/rc.d/rc.local 
/usr/sbin/route add -host 192.168.58.110 dev lo:0
chmod +x /etc/rc.d/rc.local 

 9、调整内核参数

vim /etc/sysctl.conf
#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
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 查看配置

10、配置节点服务器(192.168.58.20)  web2

1. 关闭防火墙和增强机制
systemctl stop firewalld
setenforce 0
2. 安装httpd服务并启动
yum install -y httpd
systemctl start httpd
3.查看NFS服务信息并挂载
查看系统是否安装rpcbind,若没有需要安装。Centos7默认安装了
rpm -q rpcbind
showmount -e 192.168.58.19 #查看NFS服务器
临时挂载:
mount 192.168.58.19:/opt/yong /var/www/html/
永久挂载:
vim /etc/fstab
192.168.58.19:/opt/yong  /var/www/html/        nfs     defaults,_netdev 0 0 
mount -av #查看挂载情况
4.编辑访问测试界面
echo "this is yong web2" >/var/www/html/index.html

#添加回环网卡,修改回环网卡名,IP地址,子网掩码
配置虚拟IP地址(VIP192.168.58.110)
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0
vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.58.110
NETMASK=255.255.255.255
NETWORK=127.0.0.0

添加到路由表,设置路由
route add -host 192.168.58.110 dev lo:0
route -n

开机执行命令
vim /etc/rc.d/rc.local 
/usr/sbin/route add -host 192.168.58.110 dev lo:0
chmod +x /etc/rc.d/rc.local 

vim /etc/sysctl.conf
#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
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

 11、客户机测试(192.168.58.100)

五、LVS-DR问题总结

1、LVS/DR如何处理请求报文的,会修改IP包内容吗?

vs/dr本身不会关心IP层以上的信息,即使是端口号也是tcp/ip协议栈去判断是否正确,vs/dr本身主要做这么几个事:

①接收client的请求,根据你设定的负载均衡算法选取一台realserver的ip;
②以选取的这个ip对应的mac地址作为目标mac,然后重新将IP包封装成帧转发给这台RS;
③在hash table中记录连接信息。

vs/dr做的事情很少,也很简单,所以它的效率很高,不比硬件负载均衡设备差多少,数据包、数据帧的大致流向是这样的:client –> VS –> RS –> client。

2、RealServer为什么要在lo接口上配置VIP?在出口网卡上配置VIP可以吗?

既然要让RS能够处理目标地址为vip的IP包,首先必须要让RS能接收到这个包。在lo上配置vip能够完成接收包并将结果返回client。不可以将VIP设置在出口网卡上,否则会响应客户端的arp request,造成client/gateway arp table紊乱,以至于整个load balance都不能正常工作。

3、RealServer为什么要抑制arp帧?

我们知道仰制arp帧需要在server上执行以下命令,如下:

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

因为arp对逻辑口没有意义。实际上起作用的只有以下两条:

echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce
即对所有的物理网卡设置arp仰制。对仰制所有的物理网卡设置arp仰制是为了让CIP发送的请求顺利转交给DIR以及防止整个LVS环境arp表混乱,不然容易导致整个lvs不能工作。

4、LVS/DR load balancer(director)与RS为什么要在同一网段中?

lvs/dr它是在数据链路层来实现的,即RIP必须能够接受到DIR的arp请求,如果不在同一网段则会隔离arp,这样arp请求就不能转发到指定的RIP上,所以director必须和RS在同一网段里面。

5、为什么director上eth0接口除了VIP另外还要配一个ip(即DIP)?

如果是用了keepalived等工具做HA或者Load Balance,则在健康检查时需要用到DIP。 没有健康检查机制的HA或者Load Balance则没有存在的实际意义。

6、director的vip的netmask一定要是255.255.255.255吗?

lvs/dr里,director的vip的netmask 没必要设置为255.255.255.255,director的vip本来就是要像正常的ip地址一样对外通告的,不要搞得这么特殊。

7、RS设置lo:0而不设置ens33:0的原因

因为“负载调度机”转发时并不会改写数据包的目的IP,所以“节点服务器”收到的数据包的目的IP仍是“负载调度器”的虚拟服务IP。为了保证“节点服务器”能够正确处理该数据包,而不是丢弃,必须在“节点服务器”的环回网卡上绑定“负载调度器”的虚拟服务IP。这样“节点服务器”会认为这个虚拟服务IP是自己的IP,自己是能够处理这个数据包的。否则“节点服务器”会直接丢弃该数据包!

“节点服务器”上的业务进程必须监听在环回网卡的虚拟服务IP上,且端口必须和“负载调度机”上的虚拟服务端口一致。因为“负载调度机”不会改写数据包的目的端口,所以“节点服务器”服务的监听端口必须和虚拟服务端口一致,否则“节点服务器”会直接拒绝该数据包。

“节点服务器”处理完请求后,响应直接回给客户端,不再经过“负载调度机”。因为“节点服务器”收到的请求数据包的源IP是客户端的IP,所以理所当然“节点服务器”的响应会直接回给客户端,而不会再经过“负载调度机”。这时候要求“节点服务器”和客户端之间的网络是可达的。

“负载调度机”和“节点服务器”须位于同一个子网。因为“负载调度机”在转发过程中需要改写数据包的MAC为“节点服务器”的MAC地址,所以要能够查询到“节点服务器”的MAC。而要获取到“节点服务器”的MAC,则需要保证二者位于一个子网,否则“负载调度机”只能获取到“节点服务器”网关的MAC地址。

六、总结

本篇主要介绍了lvs-dr的工作原理、数据流向,并对其中出现的问题进行解释以及解决方法,介绍了LVS-DR的特点及优缺点,以及部署内网LVS-DR。

原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_56270746/article/details/125170874

最后修改:2023 年 10 月 26 日
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