LVS负载均衡集群部署（DR）模式

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#linux #网关 #LVS

于 2021-08-23 12:37:43 首次发布

本文详细介绍了LVS-DR（直接路由）模式的工作原理，包括客户端请求、内核处理和数据包转发的过程。在LVS-DR中，DirectorServer和RealServer在同一物理网络中，DirectorServer作为入口，但不处理响应数据。文章还讨论了ARP问题及其解决方案，并提供了一套完整的配置步骤，包括VIP配置、内核参数调整和负载分配策略。最后，阐述了节点服务器的配置，包括VIP地址、主机路由和内核ARP参数的设置。

一，概述

DR模式
也叫做Direct Routing

采用半开放式网络结构，与tun模式的结构类似，但是节点与调度器在同一个物理网络中
负载调度器与各节点服务器通过本地网络连接，不需要建立专用的ip隧道
调度器只是访问的入口，响应数据不经过调度器。用户数据进入调度器之后，调度器转发给节点服务器，然后节点服务器处理完之后，通过网络回应给客户端。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。

二，工作流程

客户端发送请求到负载均衡器，数据报文到达内核空间

在这里插入图片描述

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，地址为负载均衡器的MAC 地址，修改目标MAC 为 Real Server 的MAC地址，源ip与目标ip 不变然后将数据包发送给根据负载均衡算法选择的 Real Server。

在这里插入图片描述

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。
通过交换机和路由器响应回客户端，但是客户端不会知道是哪台服务器处理的。
LVS-DR 模式的特点
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 作为集群的访问入口，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。

LVS-DR中的ARP问题

问题一

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

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

问题二

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

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

三，配置开始！

准备四台服务器，一台客户机
负载均衡器 192.168.100.254

节点服务器： 192.168.100.10 ; 192.168.100.11

nfs服务器： 192.168.23.12

vip : 192.168.100.100

客户端： 192.168.100.200

首先配置负载均衡器

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

modprobe  ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum -y install ipvsadm

在这里插入图片描述
配置vip地址（192.168.100.100

cd /etc/sysconfig/network-scripts
cp ifcfg-ens33{,:0}
vim  ifcfg-ens33:0
NAME=ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.100.100
NETMASK=255.255.255.255

启动网卡
在这里插入图片描述

然后调整proc响应参数
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

在这里插入图片描述

sysctl -p #加载内核参数
在这里插入图片描述
然后配置负载分配策略

ipvsadm-save  >  /etc/sysconfig/ipvsadm  #不保存到这个文件，则启动报错

#清空规则
ipvsadm -C

#添加虚拟服务器， 虚假你192.168.100.100：80  ,使用轮询算法
ipvsadm -A -t 192.168.100.100:80 -s rr

#添加真实服务器. VIP地址时 192.168.100.100:80  RIP时 192.168.23.12:80 ,使用DR模式
ipvsadm -a -t 192.168.100.100:80 -r 192.168.100.10:80 -g
ipvsadm -a -t 192.168.100.100:80 -r 192.168.100.11:80 -g

ipvsadm   #查看节点状态

在这里插入图片描述

然后去nfs服务器上部署共享存储
具体看上一篇

配置节点服务器：
192.168.100.10
192.168.100.11

cd /etc/sysconfig/network-scripts
cp ifcfg-lo{,:0}

vim ifcfg-lo:0
DEVICE=lo:0
IPADDR=192.168.100.100
NETMASK=255.255.255.255
ONBOOT=yes

在这里插入图片描述
ifup lo：0

#添加到 lo:0 的主机路由
 route add -host 192.168.100.100 dev lo:0

which  route   #查看route 命令的路径，发现是在 /usr/sbin/route

#将路由配置写入到开机运行的脚本中
vim /etc/rc.local
route add -host 192.168.100.100 dev lo:0

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

在这里插入图片描述
然后调整内核arp参数

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1    #只响应目的IP地址为接收网卡上的本地地址的arp请求   
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2  #只向该网卡回应与该网段匹配的ARP报文
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1   
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2

#arp_ignore和arp_announce参数分别有all,default,lo,eth0等对应不同网卡。当all和具体网卡的参数值不一致时，配置为较大值的生效。一般只需修改all和某个具体网卡的参数即可。


sysctl  -p #刷新到内存

在这里插入图片描述

挂载目录（具体参考上一篇NAT）