大白话LVS之DR背地里的事

你大晨哥

已于 2022-04-18 15:10:38 修改

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分类专栏：网络协议文章标签：网络

于 2022-03-17 21:30:08 首次发布

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背景

一直对lvs的dr模式模模糊糊，感觉似懂非懂的感觉，那今天就扒开他。

ARP

ARP是地址解析协议（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。简单点就是根据ip获取mac地址。

步骤如下
（1）主机A的IP地址为192.168.1.1
（2）主机B的IP地址为192.168.1.2
当主机A要与主机B通信时，地址解析协议可以将主机B的IP地址（192.168.1.2）解析成主机B的MAC地址，以下为工作流程：

第1步：根据主机A上的路由表内容，IP确定用于访问主机B的转发IP地址是192.168.1.2。然后A主机在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配MAC地址。
第2步：如果主机A在ARP缓存中没有找到映射，它将询问192.168.1.2的硬件地址，从而将ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配，它将丢弃ARP请求。
第3步：主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配，则将主机A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。
第4步：主机B将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机A。
第5步：当主机A收到从主机B发来的ARP回复消息时，会用主机B的IP和MAC地址映射更新ARP缓存。本机缓存是有生存期的，生存期结束后，将再次重复上面的过程。主机B的MAC地址一旦确定，主机A就能向主机B发送IP通信了。

说白了就是，有点像小学同学第一次见面，大家通过名字来认识每个同学长什么样，a同学对所有同学说我叫a你们谁叫b，b同学听见有人叫自己，他知道了a同学长什么样，并对a说我叫b，于是a也知道了b。

两个配置

聊之前先看两个配置arp_ignore、arp_announce

假设一台服务器有三个网卡，eth0，eth1，lo。每个网卡都有一个ip地址和一个mac地址

网卡	ip	mac
eth0	1.1.1.1	mac1
eth1	2.2.2.2	mac2
lo	3.3.3.3	mac3

arp_ignore

控制系统在收到arp广播请求报文时，是否返回arp响应报文
常见取值解释：
0、主机上任意一个网卡接口有arp广播请求报文中的IP地址，就进行回应（eth0接到了arp广播请求问2.2.2.2的mac地址是多少，虽然eth0是1.1.1.1,但是eth0把eth1的mac地址响应了回去。）
1、只响应目的IP地址为接收网卡上的本地地址的arp请求（eth0接到了arp广播请求问2.2.2.2的mac地址是多少，eth0比较自己的ip是不是2.2.2.2，但是发现自己是1.1.1.1，eth0不响应。）
2、只响应目的IP地址为接收网卡上的本地地址的arp请求，并且arp请求的源IP必须和接收网卡同网段（eth0接到了arp广播请求问1.1.1.1的mac地址是多少，eth0不仅比较自己的ip是不是1.1.1.1，并且还要看源ip是不是和1.1.1.1同网段。）
总结
arp_ignore就是控制能不能响应arp请求的。

arp_announce

arp_announce 对网络接口（网卡）上发出的ARP请求包中的源IP地址作出相应的限制；主机会根据这个参数值的不同选择使用IP数据包的源IP或当前网络接口卡的IP地址作为ARP请求包的源IP地址。说白了发arp请求时，我是用网卡的ip地址作为源ip还是用ip包中的ip做为源ip

在这里插入图片描述
上图就是ip数据包，看没看见里面有一个源ip地址的东西，说白了就是决定用网卡的ip还是数据包里的源ip地址。
IP数据包

假设数据包里的源ip地址是3.3.3.3，网卡如下。

网卡	ip	mac
eth0	1.1.1.1	mac1
eth1	2.2.2.2	mac2
lo	3.3.3.3	mac3

0 - (默认) 在任意网络接口（eth0,eth1，lo）上使用任何本机地址进行ARP请求。也就是说如果IP数据包中的源IP与当前发送ARP请求的网络接口卡IP地址不同时（但这个IP依然是本主机上其他网络接口卡上的IP地址），ARP请求包中的源IP地址将使用与IP数据包中的源IP相同的本主机上的IP地址，而不是使用当前发送ARP请求的网络接口卡的IP地址。【比如在eth0上发arp请求，数据包的源ip是3.3.3.3而eth0是1.1.1.1，但是3.3.3.3也是本机的网卡ip地址，arp请求中的源ip继续用3.3.3.3】
2 - 始终使用与目标IP地址对应的最佳本地IP地址作为ARP请求的源IP地址。在此模式下将忽略IP数据包的源IP地址并尝试选择能与目标IP地址通信的本机地址。首要是选择所有网络接口中子网包含该目标IP地址的本机IP地址。如果没有合适的地址，将选择当前的网络接口或其他的有可能接受到该ARP回应的网络接口来进行发送ARP请求，并把发送ARP请求的网络接口卡的IP地址设置为ARP请求的源IP。【比如在eth0上发arp请求，数据包的源ip是3.3.3.3而eth0是1.1.1.1，那就是用当前eth01.1.1.1作为arp请求的源ip】

DR模式

在这里插入图片描述

总结

lvs的dr模式就是用到了arp的两个参数，以及对mac地址的修改，那是在哪里对mac地址进行修改的呢？在netfilter中，netfilter可看我之前写的传送门
在这里插入图片描述

在INPUT 链中注册ip_vs_in()函数，ip_vs_in干了什么呢？
根据目的 IP 和 Port（端口）确认是否为 LVS 定义的服务，如是定义过的 VIP 服务，会根据配置的服务信息，假如从 RS 中选择一个后端服务器 RS1，就用RS1 作为目标出方向的路由，确定下一跳信息及数据包通过具体的哪个网卡发出。
在postrouting链中注册ip_vs_post_routing()函数，ip_vs_post_routing()干了什么呢？会把目的MAC 地址将会修改为 RS1服务器 MAC 地址，源 MAC 地址修改为 LVS 的MAC 地址，然后将数据包发送给RS1。

今天你通了吗？
参考资料
https://blog.youkuaiyun.com/qianfeng_dashuju/article/details/82856901
http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs1.html
https://www.jianshu.com/p/a682ecae9693
https://github.com/liexusong/linux-source-code-analyze/blob/master/lvs-principle-and-source-analysis-part2.md